La macchina spagnola che fabbrica polvere di stelle.

Simulare in un laboratorio a Madrid le condizioni fisiche che si verificano nell'atmosfera di una gigante rossa



La macchina è lunga sei metri per un metro e un mezzo di larghezza. Marcature sul terreno mostrano la parte che è  costruita, e che è estesa a otto metri. Essa è fatta di acciaio ed alcuni componenti sono coperti con un foglio di alluminio, quello usato per la cucina. Un groviglio di cavi e tubi di raccordo varie sono parti della macchina, all'interno del quale può raggiungere temperature comprese tra -260ºC e 2000 ° C . Qui, gli scienziati hanno introdotto gas e compresse di elementi, e diversi gas,per poter riprodurre condizioni fisiche incontrate nell'atmosfera di una stella.
Siamo nel laboratorio dell'Istituto di Scienza dei Materiali di Madrid (ICMM) e la macchina è chiamata Stardust  perché le nanoparticelle che genera tentano di riprodurre la formazione dei granelli di polvere cosmici.
Questa è la macchina principale dei tre in costruzione per il progetto nanocosmo , ideato e condotto da ricercatori spagnoli. 
"Vogliamo capire come i grani di polvere sono composti a partire dagli elementi presenti nelle atmosfere delle stelle giganti rosse" come il ferro, silicio, carbonio e titanio, per vedere quali processi accadono ai grani dall'origine, fino a quando non vengono espulsi nel mezzo interstellare , "spiega José Cernicharo, ricercatore presso l'Istituto di Scienza dei Materiali di Madrid (ICMM-CSIC).




"L'idea di costruire una macchina cosi emerse dalle interazioni tra il mondo della astrofisica e fisica dei materiali. Parlando tra di noi, ci siamo resi conto che abbiamo una tecnologia e tecniche per aiutare gli astrofisici a risolvere i loro problemi. Alcune macchine sono state adattate, ma il vantaggio di questa è che essa è stata progettata per essa fin dall'inizio , "spiega José Angel Martin Gago, CSIC professore di ricerca presso l'Istituto di Scienza dei Materiali di Madrid (ICMM). Alcune parti della macchina sono commerciali e altri sono stati progettati e fabbricati in un laboratorio.

Gigante rossa

"Una stella è un oggetto con un reattore nucleare al centro,che noi non  faremo. Quello che stiamo andando a riprodurre sono le condizioni fisiche che esistono nella zona più esterna di una gigante rossa nella fotosfera ", dice. La vita di una stella, egli dice, dipende dalla sua massa. Tutte le stelle come il Sole termineranno fino ad essere giganti rosse . Se la massa è molto grande, la vita è molto breve, perché essa si evolverà molto rapidamente e devono consumare molto ossigeno, e molto combustibile nucleare per compensare la gravita'.




Così, il sole si formò 4.500 milioni di anni fa, e servono tra i 2.500 e i 3.000 milioni di anni per consumare tutto il carburante e passare alla sua fase successiva. "Quando c'è l'idrogeno, la stella collassa. La temperatura aumenta notevolmente, l'elio comincia a bruciare e rilascia un sacco di energia. Avendo molta più energia gravitazionale interna, la stella si espande e diventa una gigante rossa che vivrà diverse centinaia di migliaia anni ", dice lo scienziato.
"Studiamo la gigante rossa, perché questo tipo di stella, insieme a supernove, sono i principali produttori di grani di polvere nella galassia . Una supernova è molto più complessa nel riprodurre a causa dei venti di velocità che raggiunge. Ma lo proveremo presto. In aggiunta, la gigante rossa è una dei più grandi oggetti in cui si verifica l'arricchimento di metallo , "afferma Cernicharo.

Formazione dei pianeti

Conoscere l'origine e le proprietà di Stardust è un aspetto di grande interesse per gli scienziati perché , come riassume Carl Sagan , siamo Stardust . "Questi grani di polvere sono coloro che, dopo molti milioni di anni di evoluzione nel mezzo interstellare, formeranno i futuri dischi protoplanetari . Da questi grani di polvere si formano pianeti simili alla Terra - in altre stelle, dove il materiale in modo continuo è in corso di elaborazione,viene espulso per la gigante rossa ", dice Cernicharo.
"Abbiamo tre macchine (chiamate magnetron), in modo da poter mescolare differenti tipi di atomi come nella fotosfera di una stella. Facciamo una zuppa da miscelazione con carbonio, ferro, silicio, titanio ". Sebbene completa la ricetta della minestra sarebbe molto complicata, perché avrebbero bisogno di un elemento magnetron, con queste tre macchine possiamo stimolare miscele producendo una nube di metalli di vario genere. "Get gas contenente molecole di espansione. Nella macchina simuliamo questo processo. In aggiunta al tentativo di creare i grani di polvere, che interagiscono in una camera con altri gas".



Atomi producono da compresse di elementi, ad esempio, rame o carburo di silicio, come mostra Jesús Sobrado, Gonzalo Santoro e Lidia Martínez, ricercatori del nanocosmo insegnano come e dove sono introdotti nella macchina .
"Quando si introduce nella macchina una tavoletta quello che facciamo è eroderla o polverizzarla nei suoi più piccoli elementi, che sono atomi. Questo vale anche per la stella, che produce anche gli atomi. Noi lo facciamo qui dentro, nel vuoto, in modo che possiamo controllarli,  restano uniti e non contaminano ", dice Martín Gago, mentre mostra la posizione della macchina in cui inizia il processo.
"Questi atomi inizieranno a viaggiare, a muoversi e interagire tra loro. Gradualmente si uniranno tra loro e questi sono i semi di polvere cosmica . Durante tutto il viaggio di simulazione, la macchina ha reso la formazione delle particelle vicino alla stella fino a disperdersi nello spazio profondo , "spiega che  viaggiano sei metri occupando questa grande massa di acciaio.
"Vogliamo che queste particelle siano esattamente con le stesse proprietà fisiche come nello spazio , " dice Martín Gago. Pertanto, in aggiunta a simulare il campo di temperatura in queste aree del cosmo, un altro componente accelera le particelle per simulare la pressione di radiazione proveniente dalla stella che la spinge fuori. In diverse parti della macchina,si introduce gas in modo che le particelle interagiscano con loro per produrre una nuova sostanza chimica . "Finalmente raccogliamo le particelle anche altrove per studiare la composizione di questa simile polvere cosmica . E possiamo estrarla per continuare ad analizzarla in altri laboratori."



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