Le stelle sono fucine di elementi. Partendo dall’idrogeno, sono in grado di manipolare gli atomi in modo da produrne di sempre più complessi e con numeri atomici sempre più alti.
Il processo di costruzione degli elementi avviene sostanzialmente per sostenere il peso dei vari strati che sovrastano il nucleo generando una pressione di radiazione che contrasta la gravità. La produzione di elementi via via sempre più complessi dal punto di vista atomico genera energia. Tuttavia, arriva un momento in cui non è più possibile farlo. E questo limite si raggiunge una volta che le stelle devono produrre il ferro. Questo elemento richiede energia per essere formato, quindi si innesca un nuovo processo che si chiama cattura rapida dei neutroni, o “processo r”. Non avviene in tutte le stelle, ma solo quelle molto massicce, che creano ambienti ricchi di neutroni, come è possibile avere nelle fusioni di stelle di neutroni o alcuni tipi di supernove.
Si pensa che questo processo produca molti degli elementi chimici più pesanti del ferro, ma i dettagli sono ancora poco noti e non possono essere studiati in laboratorio.
Tuttavia, analizzando le abbondanze degli elementi del processo r precedentemente osservate nelle stelle, è stato possibile identificare abbondanze in eccesso di alcuni elementi all’interno di diverse stelle, prodotti dalla fissione di elementi ancora più pesanti.
In pratica, alcuni eventi del processo r producono elementi più pesanti dell’uranio, che poi decadono negli elementi che osserviamo nelle stelle.
Per esempio, è stata riscontrata una correlazione tra metalli leggeri come il rutenio, il rodio, il palladio e l’argento e i nuclei di terre rare come l’europio, il gadolinio, il disprosio e l’olmio: quando uno di questi gruppi di elementi sale, aumentano anche gli elementi corrispondenti dell’altro gruppo. In pratica, ogni volta che la natura produce un atomo di argento, produce anche nuclei di terre rare più pesanti in proporzione.
Attraverso il processo r, i nuclei atomici afferrano i neutroni per formare elementi più pesanti e, se alcuni diventano troppo pesanti per tenersi insieme si dividono formando due atomi di elementi più leggeri e rilasciando un’enorme energia. Tuttavia, come questo processo avvenisse, è rimasto un mistero per mezzo secolo fino a quando, nel 2020, il ricercatore Matthew Mumpower e collaboratori del Los Alamos National Laboratory hanno previsto per la prima volta le distribuzioni dei frammenti di fissione per i nuclei del processo r.
Nella nuova ricerca, gli autori hanno setacciato i dati osservativi di 42 stelle e hanno mostrato che potrebbero esistere anche elementi con una massa atomica di 260, più pesanti di quelli tracciati nella parte alta della tavola periodica.
