“Questo è uno degli studi più emozionanti su cui ho lavorato”, dice Philipp Heck, un curatore del Field Museum, professore associato presso l’Università di Chicago, e autore principale di un documento che descrive i risultati negli Atti della National Academy of Sciences. “Questi sono i materiali solidi più antichi mai trovati, e ci dicono come si sono formate le stelle nella nostra galassia”

I materiali che Heck e i suoi colleghi hanno esaminato sono chiamati grani presolari, minerali formati prima della nascita del Sole. “Sono campioni solidi di stelle, vera polvere di stelle”, dice Heck. Questi pezzi di polvere di stelle sono rimasti intrappolati nei meteoriti dove sono rimasti invariati per miliardi di anni, rendendoli capsule del tempo prima del sistema solare…

Ma i grani presolari sono difficili da trovare. Sono rari, si trovano solo in circa il cinque per cento dei meteoriti caduti sulla Terra, e sono minuscoli – un centinaio di quelli più grandi starebbero sul punto alla fine di questa frase. Ma il Field Museum possiede la porzione più grande del meteorite Murchison, un tesoro di grani presolari caduti in Australia nel 1969 e che gli abitanti di Murchison, Victoria, hanno messo a disposizione della scienza. I grani presolari per questo studio sono stati isolati dal meteorite Murchison per questo studio circa 30 anni fa presso l’Università di Chicago.

“Si inizia con la frantumazione dei frammenti del meteorite in una polvere”, spiega Jennika Greer, uno studente laureato presso il Field Museum e l’Università di Chicago e co-autore dello studio. “Una volta che tutti i pezzi sono segregati, è una sorta di pasta, e ha una caratteristica pungente – ha un odore di burro di arachidi marcio.”

Questa “pasta di burro di arachidi marcio-meteorite” è stata poi sciolta con l’acido, fino a quando solo i grani presolari sono rimasti. “È come bruciare il pagliaio per trovare l’ago”, dice Heck.

Una volta isolati i grani presolari, i ricercatori hanno capito da quali tipi di stelle provenivano e quanto erano vecchi. “Abbiamo usato i dati dell’età di esposizione, che fondamentalmente misura la loro esposizione ai raggi cosmici, che sono particelle ad alta energia che volano attraverso la nostra galassia e penetrano la materia solida”, spiega Heck. “Alcuni di questi raggi cosmici interagiscono con la materia e formano nuovi elementi. E più a lungo vengono esposti, più questi elementi si formano.

“Lo paragono a un secchio durante un temporale. Supponendo che la pioggia sia costante, la quantità di acqua che si accumula nel secchio ti dice per quanto tempo è stato esposto”, aggiunge. Misurando quanti di questi nuovi elementi prodotti dai raggi cosmici sono presenti in un grano presolare, possiamo dire per quanto tempo è stato esposto ai raggi cosmici, il che ci dice quanto è vecchio.

I ricercatori hanno imparato che alcuni dei grani presolari nel loro campione erano i più antichi mai scoperti in base a quanti raggi cosmici avevano assorbito, la maggior parte dei grani doveva essere 4,6 a 4,9 miliardi di anni, e alcuni grani erano anche più vecchi di 5,5 miliardi di anni. Per il contesto, il nostro Sole ha 4,6 miliardi di anni e la Terra ne ha 4,5 miliardi.

Ma l’età dei grani presolari non era la fine della scoperta. Dato che i grani presolari si formano quando una stella muore, possono raccontarci la storia delle stelle. E 7 miliardi di anni fa, c’è stato apparentemente un raccolto di nuove stelle in formazione – una sorta di baby boom astrale.

“Abbiamo più grani giovani che ci aspettavamo”, dice Heck. “La nostra ipotesi è che la maggior parte di questi grani, che hanno da 4,9 a 4,6 miliardi di anni, si siano formati in un episodio di formazione stellare avanzata. C’è stato un periodo, prima dell’inizio del sistema solare, in cui si sono formate più stelle del normale.”

Questa scoperta è una mossa in un dibattito tra gli scienziati sul fatto che le nuove stelle si formino o meno a un ritmo costante, o se ci sono alti e bassi nel numero di nuove stelle nel tempo. “Alcune persone pensano che il tasso di formazione stellare della galassia sia costante”, dice Heck. “Ma grazie a questi grani, ora abbiamo prove dirette di un periodo di maggiore formazione stellare nella nostra galassia sette miliardi di anni fa con campioni di meteoriti. Questo è uno dei risultati chiave del nostro studio.”

Heck nota che questa non è l’unica cosa inaspettata che il suo team ha trovato. Quasi come una nota a margine delle principali domande di ricerca, esaminando il modo in cui i minerali nei grani hanno interagito con i raggi cosmici, i ricercatori hanno anche imparato che i grani presolari spesso galleggiano nello spazio bloccati insieme in grandi gruppi, “come la granola”, dice Heck. “Nessuno pensava che questo fosse possibile su quella scala”

Heck e i suoi colleghi sono impazienti di vedere tutte queste scoperte per approfondire la nostra conoscenza della nostra galassia. “Con questo studio, abbiamo determinato direttamente i tempi di vita della polvere di stelle. Speriamo che questo sarà raccolto e studiato in modo che la gente possa usarlo come input per i modelli dell’intero ciclo di vita galattico”, dice.

Heck nota che ci sono ancora domande da rispondere sui grani presolari e sul primo sistema solare. “Vorrei che ci fossero più persone che ci lavorano per imparare di più sulla nostra galassia, la Via Lattea”, dice.

“Una volta imparato questo, come si fa a voler studiare altro?” dice Greer. “È fantastico, è la cosa più interessante del mondo”

“Ho sempre voluto fare astronomia con campioni geologici che posso tenere in mano”, dice Heck. “È così eccitante guardare la storia della nostra galassia. La polvere di stelle è il materiale più antico che raggiunge la Terra, e da essa possiamo conoscere le nostre stelle madri, l’origine del carbonio nel nostro corpo, l’origine dell’ossigeno che respiriamo. Con la polvere di stelle, possiamo risalire a quel materiale fino al tempo prima del Sole”.”

“È la cosa migliore dopo l’essere in grado di prendere un campione direttamente da una stella”, dice Greer.

A questo studio hanno contribuito ricercatori del Field Museum, dell’Università di Chicago, del Lawrence Livermore National Laboratory, dell’Università di Washington, della Harvard Medical School, dell’ETH di Zurigo e dell’Australian National University. I finanziamenti sono stati forniti dalla NASA, dalla Fondazione TAWANI, dalla National Science Foundation, dal Dipartimento dell’Energia, dalla Swiss National Science Foundation, dal Brazilian National Council for Scientific and Technological Development e dal Field Museum’s Science and Scholarship Funding Committee.