I sei elementi più comuni della vita sulla Terra (tra cui più del 97% della massa di un corpo umano) sono carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, zolfo e fosforo.
I colori negli spettri mostrano degli avvallamenti, la cui dimensione rivela la quantità di questi elementi nell’atmosfera di una stella. Il corpo umano sulla sinistra usa la stessa codifica di colori per evocare il ruolo importante che questi elementi giocano in diverse parti del nostro corpo, dall’ossigeno nei nostri polmoni al fosforo nelle nostre ossa (anche se in realtà tutti gli elementi si trovano in tutto il corpo).
Sullo sfondo c’è un’impressione dell’artista della Galassia, con punti ciano per mostrare le misurazioni APOGEE dell’abbondanza di ossigeno in diverse stelle; punti più luminosi indicano una maggiore abbondanza di ossigeno.
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Image Credit: Dana Berry/SkyWorks Digital Inc.; collaborazione SDSS
Dire “noi siamo polvere di stelle” può essere un cliché, ma è un fatto innegabile che la maggior parte degli elementi essenziali per la vita sono prodotti nelle stelle.
“Per la prima volta, ora possiamo studiare la distribuzione degli elementi nella nostra Galassia”, dice Sten Hasselquist della New Mexico State University. “Gli elementi che misuriamo includono gli atomi che costituiscono il 97% della massa del corpo umano.”
I nuovi risultati provengono da un catalogo di più di 150.000 stelle; per ogni stella, include la quantità di ciascuno di quasi due dozzine di elementi chimici. Il nuovo catalogo include tutti i cosiddetti “elementi CHNOPS” – carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, fosforo e zolfo – noti per essere i mattoni di tutta la vita sulla Terra. Questa è la prima volta che le misurazioni di tutti gli elementi CHNOPS sono state fatte per un numero così grande di stelle.
Come facciamo a sapere quanto di ogni elemento contiene una stella? Naturalmente gli astronomi non possono visitare le stelle per raccogliere un campione di ciò di cui sono fatte, quindi usano una tecnica chiamata spettroscopia per fare queste misurazioni. Questa tecnica divide la luce – in questo caso la luce di stelle lontane – in arcobaleni dettagliati (chiamati spettri). Possiamo capire quanto elemento contiene una stella misurando la profondità delle macchie scure e luminose nello spettro causate dai diversi elementi.
Gli astronomi dello Sloan Digital Sky Survey hanno fatto queste osservazioni usando lo spettrografo APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment) sul telescopio della Fondazione Sloan da 2,5 m all’Apache Point Observatory in New Mexico. Questo strumento raccoglie la luce nella parte vicina all’infrarosso dello spettro elettromagnetico e la disperde, come un prisma, per rivelare le firme di diversi elementi nell’atmosfera delle stelle. Una frazione delle quasi 200.000 stelle esaminate da APOGEE si sovrappone al campione di stelle prese di mira dalla missione Kepler della NASA, che è stata progettata per trovare pianeti potenzialmente simili alla Terra. Il lavoro presentato oggi si concentra su novanta stelle Kepler che mostrano prove di ospitare pianeti rocciosi, e che sono state esaminate anche da APOGEE.
“Per la prima volta, ora possiamo studiare la distribuzione degli elementi nella nostra Galassia. Gli elementi che misuriamo includono gli atomi che compongono il 97% della massa del corpo umano.”
Mentre lo Sloan Digital Sky Survey può essere meglio conosciuto per le sue belle immagini pubbliche del cielo, dal 2008 è stato interamente un sondaggio spettroscopico. Le attuali misurazioni della chimica stellare utilizzano uno spettrografo che percepisce la luce infrarossa – lo spettrografo APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment), montato sul telescopio della Fondazione Sloan da 2,5 metri all’Apache Point Observatory in New Mexico.
Jon Holtzman della New Mexico State University spiega che “lavorando nella parte infrarossa dello spettro, APOGEE può vedere le stelle in gran parte della Via Lattea rispetto alla luce visibile. La luce infrarossa passa attraverso la polvere interstellare, e APOGEE ci aiuta a osservare una vasta gamma di lunghezze d’onda in dettaglio, in modo da poter misurare i modelli creati da decine di elementi diversi”.
Il nuovo catalogo sta già aiutando gli astronomi a ottenere una nuova comprensione della storia e della struttura della nostra Galassia, ma il catalogo dimostra anche una chiara connessione umana con il cielo. Come ha detto il famoso astronomo Carl Sagan, “siamo fatti di roba stellare”. Molti degli atomi che compongono il tuo corpo sono stati creati in un lontano passato all’interno delle stelle, e questi atomi hanno fatto lunghi viaggi da quelle antiche stelle fino a te.
Mentre gli esseri umani sono composti per il 65% da ossigeno, l’ossigeno costituisce meno dell’1% della massa di tutti gli elementi presenti nello spazio. Le stelle sono principalmente idrogeno, ma piccole quantità di elementi più pesanti come l’ossigeno possono essere rilevate negli spettri delle stelle. Con questi nuovi risultati, APOGEE ha trovato più di questi elementi più pesanti nella Galassia interna. Le stelle nella galassia interna sono anche più vecchie, quindi questo significa che più elementi della vita sono stati sintetizzati prima nelle parti interne della Galassia che in quelle esterne.
Sebbene sia divertente speculare sull’impatto che la composizione della Galassia interna potrebbe avere su dove la vita si manifesta, siamo molto più bravi a capire la formazione delle stelle nella nostra Galassia. Poiché i processi che producono ogni elemento si verificano in tipi specifici di stelle e procedono a ritmi diversi, essi lasciano firme specifiche nei modelli di abbondanza chimica misurati da SDSS/APOGEE. Questo significa che il nuovo catalogo di abbondanze elementari di SDSS/APOGEE fornisce dati da confrontare con le previsioni fatte dai modelli di formazione delle galassie.
Jon Bird della Vanderbilt University, che lavora alla modellazione della Via Lattea, spiega che “questi dati saranno utili per fare progressi nella comprensione dell’evoluzione galattica, poiché si stanno facendo simulazioni sempre più dettagliate della formazione della nostra galassia, che richiedono dati più complessi per il confronto”.
Jennifer Johnson
“siamo ora in grado di mappare l’abbondanza di tutti i principali elementi presenti nel corpo umano attraverso centinaia di migliaia di stelle nella nostra Via Lattea.”
“È una grande storia di interesse umano il fatto che ora siamo in grado di mappare l’abbondanza di tutti i principali elementi che si trovano nel corpo umano attraverso centinaia di migliaia di stelle nella nostra Via Lattea”, ha detto Jennifer Johnson della Ohio State University. “Questo ci permette di porre dei vincoli su quando e dove nella nostra galassia la vita aveva gli elementi necessari per evolversi, una sorta di ‘zona abitabile galattica temporale'”.
Il catalogo delle abbondanze chimiche da cui sono state generate queste mappe è stato rilasciato pubblicamente come parte del tredicesimo rilascio di dati del SDSS, ed è disponibile gratuitamente online a chiunque su www.sdss.org.
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I sei elementi più comuni della vita sulla Terra (incluso più del 97% della massa di un corpo umano) sono carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, zolfo e fosforo.
I colori negli spettri mostrano degli avvallamenti, la cui dimensione rivela la quantità di questi elementi nell’atmosfera di una stella. Il corpo umano sulla sinistra usa la stessa codifica di colori per evocare il ruolo importante che questi elementi giocano in diverse parti del nostro corpo, dall’ossigeno nei nostri polmoni al fosforo nelle nostre ossa (anche se in realtà tutti gli elementi si trovano in tutto il corpo).
Sullo sfondo c’è un’impressione dell’artista della Galassia, con punti ciano per mostrare le misurazioni APOGEE dell’abbondanza di ossigeno in diverse stelle; punti più luminosi indicano una maggiore abbondanza di ossigeno.
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Image Credit: Dana Berry/SkyWorks Digital Inc.; SDSS collaboration
Contatti
- Jon Holtzman, New Mexico State University, [email protected], 575-646-8181
- Sten Hasselquist, New Mexico State University, [email protected], 575-646-4438
- Jennifer Johnson, The Ohio State University, [email protected], 614-893-2132,
Twitter: @jajohnson51 / @APOGEEsurvey - Jonathan Bird, Vanderbilt University, [email protected], 615-292-5403,
Twitter: @galaxyhistorian - Karen Masters, portavoce scientifico SDSS, Università di Portsmouth (UK),
[email protected], +44 (0)7590 526600,
Twitter: @KarenLMasters / @SDSSurveys - Jordan Raddick, SDSS Public Information Officer, Johns Hopkins University, [email protected], 1-443-570-7105,
Twitter: @raddick
Informazioni sullo Sloan Digital Sky Survey
Il finanziamento dello Sloan Digital Sky Survey IV è stato fornito dalla Alfred P. Sloan Foundation, dal U.S. Department of Energy Office of Science, e dalle istituzioni partecipanti. SDSS riconosce il supporto e le risorse del Center for High-Performance Computing dell’Università dello Utah. Il sito web SDSS è www.sdss.org.
SDSS è gestito dall’Astrophysical Research Consortium per le istituzioni partecipanti alla collaborazione SDSS, tra cui il Brazilian Participation Group, il Carnegie Institution for Science, la Carnegie Mellon University, il Chilean Participation Group, il French Participation Group, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Instituto de Astrofísica de Canarias, The Johns Hopkins University, Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (IPMU) / University of Tokyo, Lawrence Berkeley National Laboratory, Leibniz Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA Heidelberg), Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA Garching), Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE), National Astronomical Observatories of China, New Mexico State University, New York University, University of Notre Dame, Observatório Nacional / MCTI, The Ohio State University, Pennsylvania State University, Shanghai Astronomical Observatory, United Kingdom Participation Group, Universidad Nacional Autónoma de México, University of Arizona, University of Colorado Boulder, University of Oxford, University of Portsmouth, University of Utah, University of Virginia, University of Washington, University of Wisconsin, Vanderbilt University e Yale University.