È interessante dunque studiare come si sono formati e distribuiti questi elementi nel cosmo.
In particolare, essi sono maggiormente concentrati nelle galassie dove si trova la maggioranza delle stelle che sono le fucine nucleari per la produzione degli elementi. La maggior parte delle stelle ha una massa simile al nostro Sole ma esistono anche stelle molto più massicce del Sole, da 10 a 100 volte di più. Sono proprio queste stelle massicce che producono la maggior parte degli elementi pesanti a partire dal carbonio. Ma per capirci di più dobbiamo sapere come vivono e muoiono le stelle di varie masse.
Stelle come il nostro Sole trasformano idrogeno in elio al loro centro attraverso una catena di reazioni nota col nome di “catena protone-protone”. All’inizio della catena due protoni si fondono per dare origine a un nucleo di deuterio, poi il deuterio cattura a sua volta un protone per formare elio con numero di massa 3. Dopo di che, due nuclei di elio 3 si fondono per dare origine all’elio 4 che è l’isotopo più abbondante. Questa catena avviene con produzione di energia e di neutrini.
L’energia del Sole deriva proprio da questa catena di reazioni.
Una stella come il Sole, quando ha esaurito l’idrogeno al centro, inizia a contrarre il proprio nucleo che si scalda fino ad accendere la reazione che produce il carbonio a partire da tre nuclei di elio. All’esaurimento dell’elio rimane un nucleo stellare di carbonio e ossigeno che non sarà mai più in grado di accendere le successive reazioni di fusione, poiché il nucleo della stella è troppo piccolo per riuscire, contraendosi, a raggiungere le temperature necessarie alla fusione del carbonio.
Pertanto, queste stelle muoiono come nane bianche di carbonio e ossigeno, dopo aver espulso il mantello esterno ricco di idrogeno ed elio in un evento noto con il nome di “nebulosa planetaria”.
(INFN)
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