La Nasa vuole scoprire i segreti della formazione stellare con TigerIss 

Utilizzando una famosa locuzione, Carl Sagan disse in più occasione che siamo fatti di polvere di stelle. Gli atomi che compongono le sostanze chimiche dei nostri corpi non hanno infatti avuto origine sulla Terra; si sono formati invece nello spazio profondo. In particolare, il big bang ha creato idrogeno, elio e un po' di litio, ma gli atomi più pesanti, quelli essenziali per la vita, hanno origine in processi connessi al modo in cui funzionano le stelle. Tutte le stelle, infatti, esistono in funzione di un delicato equilibrio: hanno bisogno di emettere abbastanza energia per contrastare la propria gravità. Quell'energia viene dalla fusione nucleare di elementi chimici leggeri, come l’idrogeno e l’elio, per crearne di più pesanti, inclusi carbonio, azoto e ossigeno, che sono fondamentali per costituzione della materia vivente per come la conosciamo. 

Tuttavia, le stelle ordinarie non sono in grado di creare al loro interno tutti gli elementi chimici conosciuti; in particolare, quelli più pesanti del ferro non possono derivare dalla “normale” attività di fusione nucleare delle stelle. Questo dipende dal fatto che una volta che una stella gigante inizia a fondere atomi di ferro, producendo elementi chimici più pesanti, la reazione non genera energia sufficiente per combattere la gravità della materia di cui la stella è composta, per cui il nucleo della stella collassa su sé stesso. Ciò innesca un'esplosione nota come supernova, in cui le onde d'urto espellono tutti quegli elementi che erano stati creati nel nucleo della stella. È in questo stadio che elementi chimici più pesanti del ferro possono essere creati, a completare buona parte della tavola periodica: l'esplosione stessa crea infatti questo tipo di atomi e li accelera quasi alla velocità della luce, un fenomeno che gli scienziati chiamano "raggi cosmici".

In alternativa, quando i resti superdensi di una supernova, ovvero una stella di neutroni, si scontrano con un'altra stella di neutroni, la loro catastrofica fusione può anch’essa creare elementi chimici più pesanti del ferro. Sebbene la teoria e le idee che abbiamo appena sorvolato rapidamente siano abbastanza ben consolidate, vi sono diversi punti ancora da chiarire.
Quali tipi di processi stellari producono quali elementi? E che tipo di stelle sono coinvolte? Per quello che riguarda gli elementi più pesanti del ferro, quanto contribuiscono le stelle di neutroni e quanto le supernove? E, più in generale, stelle di neutroni e supernove sono nel complesso capaci di generare la quantità che osserviamo di elementi pesanti, oppure è necessario andare alla ricerca di ulteriori “reattori cosmici” in grado di contribuire?

Un nuovo esperimento chiamato TIGERISS, che si svolgerà sulla Stazione Spaziale Internazionale, mira a scoprirlo. In breve, gli scienziati rilasceranno dalla Stazione Spaziale Internazionale dei palloni sonda, equipaggiati con dei rivelatori di particelle pesanti denominati TIGER (Trans-Iron Galactic Element Recorder). Dall’altezza record a cui si troveranno questi palloni sonda, e dunque senza l'interferenza dell'atmosfera terrestre, l'esperimento TIGERISS effettuerà misurazioni ad alta risoluzione e raccoglierà particelle pesanti non accessibili ad un normale pallone sonda.

Inoltre, le dimensioni dei rivelatori utilizzate in TIGERISS saranno maggiori di quanto sin qui ottenuto e l'esperimento potrebbe durare più di un anno, rispetto a meno di due mesi su un volo in pallone sonda, aumentando così la probabilità di ottenere dati utili anche per elementi relativamente rari. I ricercatori affermano di essere in grado di rivelare e studiare tramite TIGERISS elementi pesanti come il piombo; ciò consentirà per la prima volta la determinazione accurata della presenza di tali tipi di elementi nei raggi cosmici, insieme ad una prima valutazione della loro provenienza da sorgenti nello spazio profondo, anche se non sarà possibile identificare sorgenti precise, come specifiche stelle di neutroni o specifiche supernove.

Lo studio della chimica del nostro universo, ed in particolare della sua composizione quantitativa in termini dei vari elementi chimici che conosciamo, è fondamentale per stabilire come abbia avuto origine non solo la materia di cui è fatta la vita, ma in generale tutta la materia conosciuta. Dai miti della creazione tramandati in tante religioni, fino agli ultimi sforzi con TIGERISS, l’umanità ha sempre cercato di comprendere donde venisse fuori ciò che poteva osservare intorno a sé; questa domanda continua evidentemente ad essere ancora uno dei motori propulsori più profondi e costanti nel tempo della curiosità intellettuale che ha spinto uomini di ogni tempo ad applicare il proprio ingegno alla ricerca di una risposta, risposta che grazie alla scienza conosciamo sempre meglio ed in forma sempre più completa.