L’evoluzione chimica della Via Lattea studiata grazie a GES. Pubblicato su Astronomy & Astrphysics: “The Gaia-ESO Survey: the origin and evolution of s-process elements” di L. Magrini (INAF – OA Arcetri)

Lo studio delle abbondanze di vari elementi chimici in stelle di diversa età ed in diversi luoghi della Via Lattea fornisce informazioni importanti sulla formazione ed evoluzione della nostra Galassia. In particolare, gli elementi pesanti (ossia quelli con un numero atomico Z > 30) sono prodotti dalla cattura di neutroni. Questo processo di arricchimento tramite la cattura di neutroni si divide in due meccanismi principali: la cattura “lenta”, o s-process, e la cattura rapida, o r-process. Nel primo caso i tempi scala per la cattura di un singolo neutrone sono di centinaia di migliaia di anni, nel secondo caso pari a frazioni di secondo. A sua volta, il processo lento si divide in tre meccanismi: il processo “principale” che avviene nelle stelle AGB (Asymptotic Giant Branch, ossia le stelle del ramo asintotico delle giganti); il processo “debole” che avviene nelle stelle massive e produce elementi con N<89; ed il processo “forte” che avviene nelle stelle AGB a bassa metallicità (ossia l’abbondanza degli elementi pesanti rispetto l’idrogeno).

 

Dato il ruolo di questi processi nell’arricchimento chimico della Via Lattea, molti astronomi hanno ricercato legami tra le abbondanze chimiche delle stelle e la loro età o posizione nella Galassia. Ad esempio, lo studio di D’orazi et al. (2009) ha dimostrato che l’abbondanza di Bario aumenta con l’età degli ammassi stellari studiati. Molti altri studi si sono concentrati su altri elementi prodotti dai processi lenti, con conclusioni però incerte, che variano da autore ad autore, con il risultato che la dipendenza delle abbondanze di questi elementi con l’età delle stelle è ancora mal determinata.

 

In questo contesto si inserisce lo studio “The Gaia-ESO Survey: the origin and evolution of s-process elements” di L. Magrini (INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri), recentemente pubblicato su Astronomy & Astrophysics. Utilizzando i dati spettroscopici ad alta risoluzione spettrale della Gaia-ESO Survey, che forniscono informazioni chimiche omogenee su un vasto campione di ammassi stellari, gli autori di questo studio hanno determinato, in stelle di ammassi sia del disco sottile che spesso della nostra Galassia, le abbondanze di molti elementi prodotti tramite il processo di cattura di neutroni: alcuni prodotti dal processo lento (Y, Zr, Ba, La, Ce), uno prodotto dal processo rapido (Eu), e tre elementi prodotti da entrambi i processi (Mo, Pr, Nd). Questa analisi ha confermato un aumento delle abbondanze di cinque elementi prodotti dal processo lento con l’età degli ammassi (Y, Zr, Ba, La e Ce). Per giustificare le abbondanze osservate, oltre i processi indicati, è necessario anche un contributo significativo da parte delle stelle di piccola massa della Via Lattea e da un ulteriore processo per la formazione di elementi pesanti, il processo intermedio o i-process, che ha luogo negli strati che bruciano idrogeno e elio delle stelle massive. Gli astronomi Rosaria Bonito, Francesco Damiani, e Loredana Prisinzano dell’Osservatorio Astronomico di Palermo sono coautori di questo studio.

 

La figura (link) mostra le abbondanze di 5 elementi chimici rispetto il ferro, in stelle di ammassi stellari a diversa età.

 

di Mario Giuseppe Guarcello    ( segui @mguarce)