lunedì 11 maggio 2015

Un dentifricio stellare

Lavarsi i denti è importante, lo sappiamo tutti sin da quando siamo bambini. Nel dentifricio c'è il fluoro, un elemento che fornisce le caratteristiche anti-carie al dentifricio. Insomma, il fluoro, tramite una corretta igiene orale, aiuta a combattere quei microorganismi che letteralmente divorano i denti e generano, a volte, dolori molto forti.


Vabbè, siamo d'accordo, ma cosa c'entra tutto questo con Quantizzando? Beh, non possiamo sempre parlare di materia e energia oscura o buchi neri. In astrofisica ci sono tante di quelle cose ancora da capire che se facessimo una lista, essa sarebbe più lunga di quella della spesa ogni volta che aprite il frigo e vi rendete conto di non avere più nulla (ahi ahi).

Quindi oggi si parla dell'origine del dentifricio. O meglio, parliamo dell'origine del fluoro. Un atomo di fluoro ha nove protoni nel nucleo e, di conseguenza, nove elettroni attorno. Ma non è di questo che voglio parlare.

La cosmologia ci dice parecchie cose sull'universo. Tra queste, ci dice anche quanti e quali atomi si sono formati all'inizio della gloriosa storia dell'universo, in particolare idrogeno e un poco di elio. Poi le cose si fanno complicate, si formano le stelle che, appunto, sono prevalentemente fatte di idrogeno. In seguito l'idrogeno brucia nel nucleo e forma altro elio. Poi a seconda della massa della stella in questione si possono formare via via atomi sempre più grossi sotto condizione di alta pressione e temperatura all'interno della stella stessa.

Ecco, ci siamo, il fluoro è uno di questi. Soltanto che ancora si dibatte sull'effettivo meccanismo che fa nascere il fluoro ed è proprio di questo che voglio parlare in questo post.


Le idee sono tre: nella busta A abbiamo fasi finali del ciclo vitale di una stella tipo Sole o poco più massicce; nella busta B troviamo processi atomici in una Supernova di tipo II; infine nella busta C ci sono meccanismi di produzione in particolari tipi di stelle massicce e luminose che perdono massa a ritmo elevatissimo.

Insomma, come un quiz abbiamo, come da tradizione un bel rullo di tamburi brum(?), dron(?)...va bene andiamo avanti, insomma dicevo, ecco, apparentemente la risposta giusta è nella busta A, ovvero fasi finali del ciclo vitale di una stella tipo Sole o più massicce. Per carità, poi si forma anche con gli altri metodi delle altre due buste, ma principalmente sembra formarsi così, almeno per quanto riguarda i dintorni del Sistema Solare, come trovato in questo articolo scientifico da alcuni astrofisici della Lund University.

Ovvero, detto in parole semplici, il fluoro si forma principalmente in stelle simili o un po' più grosse del nostro Sole. Dunque cosa accade? Il nostro Sole, alla fine dei suoi giorni si espanderà e diventerà una gigante rossa. Ma non solo. Proprio verso la fine, attraverserà una fase pulsante e poi caratterizzata da forti venti stellari, cioè perdite di massa (le quali riducono dunque la massa della stella ed evitano che accada il fenomeno della supernova). Proprio in questa fase il fluoro prodotto dentro la stella viene buttato dalla "finestra" nello spazio. Da qui poi, si unirà ad altro gas interstellare e formerà nuove stelle e magari pianeti.

Insomma, questo è quello che è accaduto al fluoro che abbiamo qui sulla Terra e che troviamo nel nostro dentifricio.

Ora dobbiamo dire due parole veloci su come gli scienziati hanno capito che la soluzione è probabilmente quella della busta A. Dunque, alla base di tutto c'è una cosa fondamentale: possiamo capire quanti e quali elementi ci sono in una stella studiandone la luce che ci invia. Infatti gli elettroni negli atomi acquistano o perdono energia continuamente e ciò corrisponde ad un assorbimento o emissione di un fotone (o onda elettromagnetica se più vi aggrada) con una certa precisa lunghezza d'onda che dipendono praticamente dal tipo di atomo.  Quindi agli astrofisici basta studiare quanta luce ad ogni lunghezza d'onda la stella emette (in gergo questo si chiama studiarne lo spettro). Se nello spettro stellare ci sono dunque eccessi o mancanze a certe lunghezze d'onda (quelle che in gergo si chiamano "righe" spettrali, data la loro precisa collocazione ad una certa lunghezza d'onda) allora si può risalire al tipo di atomi presenti nella superficie della stella.

Così, gli astrofisici hanno confrontato i dati osservativi nei dintorni del nostro Sistema Solare con i risultati previsti dai modelli nelle "buste" A, B e C. Inoltre, come abbiamo già spoilerato, il modello che sembra spiegare meglio le osservazioni è quello del fluoro che proviene dalle fasi finali di stelle più o meno simili al Sole.
Ovviamente si potrebbe fare anche l'opposto. Cioè osservare una zona della Via Lattea e confrontando dati e modelli, capire qual è il meccanismo che è all'opera in ciascun caso.

Ecco, come sempre, non ho voluto frastornarvi con i dettagli (potete sempre chiedere comunque) ma piuttosto fornirvi un'idea generale di come l'astrofisica sia in grado di dare risposte a quesiti a prima vista incredibili come l'origine del fluoro.

E ora ogni volta che comprerete il dentifricio ricordatevi questa cosa: state utilizzando qualcosa che, moltissimi, parecchi anni fa era dentro una stella come il Sole. Non è meraviglioso?

Ah, mi raccomando: questa sera tutti a lavare i denti prima di andare a letto!