Per la scuola

Pentoloni stellari al Festival di Genova 2019

Dal 24 ottobre al 4 novembre l’INAF-Osservatorio Astronomico d’Abruzzo ha partecipato al Festival della Scienza di Genova con un laboratorio didattico incentrato sulla nucleosintesi stellare degli elementi chimici, per celebrare i 150 anni della Tavola Periodica.

Il 2019 è stato dichiarato dall’UNESCO “Anno internazionale della Tavola Periodica“, per celebrare la presentazione ufficiale della classificazione degli elementi chimici proposta dal chimico russo Dmitrij Mendeleev nel 1869. A quel tempo si ignorava del tutto l’origine degli elementi chimici. Oggi, è noto che l’energia delle stelle è prodotta nella conversione di un elemento chimico (l’idrogeno) in un altro elemento più pesante (l’elio). Questi processi, chiamati tecnicamente “bruciamenti”, si susseguono durante l’evoluzione stellare sino alle fasi finali di vita delle stelle massicce (ossia con una massa circa 10 volte più grande di quella del Sole) producendo ad ogni passo elementi chimici sempre più pesanti, sino al ferro. Parliamo di elementi chimici fondamentali per la vita dell’uomo e per la società, come l’ossigeno, il magnesio, il silicio e, per ultimo, il ferro. Per produrre elementi ancora più pesanti del ferro, tuttavia, servono altri mattoni, i neutroni. I neutroni liberi vengono prodotti in quantità consistente solo in due ambienti stellari: nelle stelle di piccola massa durante la fase di ramo asintotico (su un tempo scala di centinaia di migliaia di anni) o durante la fusione di due stelle di neutroni legate in un sistema binario (su un intervallo temporale inferiore a 1 secondo). E’ strabiliante come tutti gli elementi chimici pesanti siano stati creati in condizioni così differenti e uniche.
Il laboratorio, ideato e realizzato dai ricercatori e tecnici dell’Osservatorio Astronomico d’Abruzzo, è stato allestito all’interno del Museo di Storia Naturale Giacomo Doria, a Genova. In esso sono stati illustrati i processi attraverso i quali si sono formati gli elementi di cui abbiamo esperienza quotidiana, come il carbonio, il fluoro, il ferro, l’oro e il piombo. Non solo. Si è anche parlato di elementi poco noti, ma importantissimi presenti in alcuni oggetti di uso comune, come l’indio (necessario per costruire i touch-screen dei nostri cellulari), l’erbio (senza il quale non avremmo fibre ottiche veloci) o lo stronzio (alla base nei fuochi artificiali), solo per citarne alcuni.
Il laboratorio è completamente interattivo e prevede un percorso ben delineato. Nella prima parte viene introdotta la teoria di base dell’evoluzione stellare, e spiegato il “funzionamento” del Sole. Per rendere ancora più coinvolgente la presentazione, si utilizzano due “torrette solari”, realizzate da Angelo Valentini, tecnico dell’OAAb, dove vengono proiettati la superficie e l’interno del Sole. La visita prosegue con la descrizione, su pannelli esplicativi, dei vari processi di bruciamento termo-nucleare, che avvengono negli interni stellari. Al fine di rendere più comprensibile e intuitivo il ciclo di reazioni nucleari, si utilizza la tecnologia Kinect: la guida “afferra” con le mani le particelle all’interno del plasma stellare e realizza direttamente le reazioni nucleari. Il tutto viene proiettato in tempo reale su un maxi schermo.
Con l’ausilio di un filmato – realizzato da Sergio Cristallo, ricercatore dell’OAAb -, viene descritta l’evoluzione delle stelle di piccola massa in fase di ramo asintotico e dei sistemi binari di stelle di neutroni, i due principali ambienti in cui sono prodotti gli elementi pesanti, e il concetto di onda gravitazionale, associato ai sistemi binari composti da due stelle di neutroni. Con l’ausilio di un filmato, viene descritto il concetto di valle di stabilità β e dei due principali processi di cattura neutronica esistenti in natura: il processo lento (processo s) ed il processo veloce (processo r). Tramite un’applicazione di visualizzazione 3D – realizzata da Matteo Di Carlo, ingegnere dell’OAAb – si potrà seguire il flusso dei neutroni lungo la valle di stabilità, e individuare gli elementi prodotti da questi processi. Infine, il visitatore può visualizzare la tavola periodica degli elementi su uno schermo touch e scoprire, semplicemente “toccando” le caselle corrispondenti agli elementi chimici, notizie e curiosità sugli ambienti stellari in cui sono prodotti, sugli scienziati che li hanno scoperti e il loro attuale impiego nell’industria e nella medicina.

Scritto da

eduinaf_avatar_autori Sergio Cristallo

Osservatorio Astronomico d'Abruzzo

Categorie