La formazione degli elementi pesanti è avvenuta nei buchi neri?

Sono oggetti che in genere associamo al collasso di astri massicci, ma i più antichi buchi neri potrebbero essersi formati a un soffio dal Big Bang, molto prima della nascita delle madri di tutte le stelle. Non solo. Questi mostri primordiali potrebbero aver contribuito alla nascita e distribuzione di alcuni tra gli elementi più pesanti nell’Universo, come oro, platino e uranio: lo dimostrano due studi scientifici pubblicati su Physical Review Letters.

ORIGINI MISTERIOSE. Uno dei dilemmi irrisolti quando si parla di buchi neri riguarda proprio la loro nascita, con alcuni astrofisici che sostengono siano apparsi meno di un secondo dopo il Big Bang, e altri che siano arrivati milioni di anni più tardi, con la morte delle prime stelle.

CONCENTRATI DI ENERGIA. Alexander Kusenko ed Eric Cotner, fisici dell’Università della California a Los Angeles, hanno formulato una teoria a favore della prima ipotesi, che spiegherebbe anche la provenienza degli atomi più pesanti del cosmo. Appena dopo il vagito iniziale, l’energia nell’allora piccolo Universo era distribuita più o meno uniformemente, ma con l’espansione del cosmo prese ad accumularsi in grumi, o tasche, sparse. I primi buchi neri sarebbero nati dal collasso di queste strutture, divenute incredibilmente dense.

Non tutti però sostengono questa teoria, difficile da provare con evidenze empiriche. Secondo i due scienziati, si potrebbero studiare i relitti dei buchi neri primordiali attraverso osservazioni astronomiche, ossia monitorando i cambiamenti di luminosità delle stelle che vi transitano vicino.

FUCINE DI MATERIA. In un secondo studio, altri ricercatori della stessa Università affermano che i buchi neri primordiali potrebbero avere un ruolo nella formazione di elementi pesanti come oro, argento, platino e uranio che gravitino nella nostra e in altre galassie.

PARASSITI. L’ipotesi è che all’origine di questi elementi vi siano incontri-scontri tra buchi neri primordiali e stelle di neutroni (quello che resta di una stella dopo l’esplosione in supernova). Secondo questa teoria, i buchi neri sprofonderebbero nella stella di neutroni, iniziando poi a divorarla dall’interno, ed espandendosi progressivamente mentre attraggono materia.

Nell’arco di 10 mila anni, la stella di neutroni si assottiglierebbe sempre di più continuando a girare su se stessa in un vortice sempre più frenetico. Alcuni frammenti di materiale estremamente denso riuscirebbero a sfuggire all’attrazione gravitazionale del buco nero, e verrebbero scagliati all’esterno (come l’impasto di una torta se lasciate il coperchio del mixer aperto). In questi frammenti di stella ricchi di neutroni avrebbero origine gli elementi pesanti dell’Universo.

CIRCOSTANZA FORTUNATA. Collisioni di questo tipo sono rare, il che spiegherebbe perché gli elementi pesanti si trovino soltanto in alcune galassie. Il prossimo passo sarà capire se anche l’oro, il platino e l’uranio terrestre possano avere avuto origine da uno scontro di questo tipo.