Una reazione cosmica che avviene nelle esplosioni delle stelle più violente dell’universo è stata riprodotta in laboratorio per la prima volta nella storia. Non parliamo di un esperimento qualunque, ma di qualcosa che gli astrofisici inseguivano da oltre sessant’anni. Un team internazionale di oltre 45 scienziati, guidato dalla ricercatrice Artemis Tsantiri presso il Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) della Michigan State University, è riuscito a misurare direttamente come l’arsenico 73 cattura un protone per formare il selenio 74, il più leggero tra i cosiddetti p-nuclei. I risultati, pubblicati su Physical Review Letters nell’aprile 2026, hanno dimezzato l’incertezza nei modelli che descrivono la produzione di questo isotopo. Eppure, la storia non finisce qui.

Per capire perché questo traguardo è così importante, bisogna fare un passo indietro. La maggior parte degli elementi più pesanti del ferro si forma attraverso processi di cattura neutronica, sia lenti che rapidi. Ma esiste un gruppo ristretto di isotopi, ricchi di protoni, che sfuggono completamente a questa logica. Sono i p-nuclei, e vanno dal selenio 74 fino al mercurio 196. La loro origine è rimasta un rompicapo per decenni. La spiegazione più accreditata chiama in causa il cosiddetto processo gamma, che si verifica durante certi tipi di esplosioni di supernova. Temperature infernali generano raggi gamma che strappano neutroni e altre particelle dai nuclei pesanti già esistenti, lasciando strutture con un eccesso di protoni. Col tempo, alcuni di questi nuclei trovano un nuovo equilibrio, e da lì nascono i p-nuclei.

Un fascio di isotopi rari per svelare i segreti delle supernove

Il problema, fino a oggi, era che molti degli isotopi coinvolti in questo processo vivono troppo poco per essere studiati in laboratorio. Gli scienziati dovevano affidarsi quasi esclusivamente a modelli teorici. Come ha spiegato Tsantiri stessa, nonostante oltre sessant’anni di studi, le misurazioni dirette su isotopi a vita breve erano praticamente inesistenti. Solo strutture come il FRIB rendono ora possibili esperimenti di questo tipo.

E infatti, per ricreare questa reazione stellare, il team ha generato un fascio di arsenico 73 utilizzando l’acceleratore ReA del FRIB, operato in una configurazione autonoma. Il fascio è stato diretto in una camera riempita di gas idrogeno, che fungeva da sorgente di protoni, posizionata al centro del rivelatore SuN. Il gruppo di radiochimica, guidato da Katharina Domnanich, ha preparato il materiale in una forma adatta all’esperimento. L’isotopo è stato poi ionizzato, accelerato e inviato sul bersaglio. Un lavoro di precisione enorme, che ha dimostrato la versatilità del ReA nello studio di isotopi rari.

Modelli più precisi, ma il mistero non è ancora risolto

Quando l’arsenico 73 cattura un protone, si trasforma in selenio 74 in uno stato eccitato, per poi rilasciare un raggio gamma e raggiungere la stabilità. Misurando questa reazione diretta, i ricercatori hanno potuto calcolare la velocità del processo inverso, quello che avviene realmente nelle stelle. Per determinare quanto selenio 74 esista nel sistema solare, bisogna tenere conto sia della sua creazione che della sua distruzione, in particolare di quanto spesso viene frammentato dai raggi gamma durante le esplosioni stellari.

Integrando le nuove misurazioni nei modelli astrofisici, l’incertezza sulla abbondanza del selenio 74 si è ridotta della metà. Un progresso notevole. Eppure, i modelli aggiornati ancora non coincidono perfettamente con ciò che si osserva in natura. Questo scarto suggerisce che le condizioni all’interno delle supernove potrebbero essere diverse da quanto si ipotizza attualmente. Come ha sottolineato Artemis Spyrou, professoressa di fisica al FRIB e supervisore della ricerca, questi risultati avvicinano la comunità scientifica alla comprensione delle origini di alcuni degli isotopi più rari dell’universo, ma aprono anche nuove domande. Il lavoro di Tsantiri rappresenta un esempio perfetto di come le collaborazioni multidisciplinari e le opportunità offerte dal FRIB stiano spingendo avanti la fisica nucleare e l’astrofisica in modi che, fino a pochi anni fa, sembravano semplicemente impossibili.

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Il telescopio James Webb ha individuato un’esplosione cosmica talmente anomala da mettere in discussione ciò che gli astrofisici credevano di sapere. L’evento, catalogato come GRB 250702B, è un lampo di raggi gamma durato ben sette ore, quando normalmente fenomeni del genere si esauriscono in meno di un minuto. Parliamo di qualcosa che ha lasciato la comunità scientifica internazionale senza risposte certe, almeno per ora.

Rilevato per la prima volta il 2 luglio dal telescopio spaziale Fermi della NASA, il segnale ha subito attirato l’attenzione di osservatori sparsi in tutto il mondo. La potenza dell’evento era tale che nessun singolo strumento poteva raccontare la storia completa. Sono serviti dati combinati da telescopi spaziali e terrestri: raggi gamma, raggi X, luce infrarossa e segnali radio. Nulla di visibile a occhio nudo, ovviamente. Come ha spiegato Huei Sears, ricercatrice post dottorato alla Rutgers University, «questo oggetto mostra proprietà estreme difficili da spiegare. Di solito questi lampi finiscono in meno di un minuto, ma GRB 250702B è durato ore e ha persino mostrato segni di attività nei raggi X già un giorno prima».

Le ipotesi dei ricercatori: buchi neri protagonisti

Gli scienziati stanno valutando diverse spiegazioni per questa esplosione record. La prima possibilità è che si tratti di un lampo di raggi gamma estremamente fuori scala. La seconda chiama in causa un cosiddetto evento di distruzione mareale, cioè un buco nero migliaia di volte più massiccio del Sole che fa letteralmente a pezzi una stella troppo vicina. Esiste poi un’idea ancora più bizzarra: un buco nero di dimensioni ridotte che si sarebbe fuso con una stella di elio già spogliata dei suoi strati esterni, divorandola dall’interno.

La NASA ha anche diffuso un’animazione che illustra uno scenario possibile. Un buco nero con massa pari a circa tre volte quella del Sole, con un orizzonte degli eventi largo appena 18 chilometri, orbita attorno a una stella compagna fino a fondersi con essa. Il risultato? Getti potentissimi di energia sparati nello spazio a velocità prossime a quella della luce. Eliza Neights, astronoma del Goddard Space Flight Center della NASA, ha definito l’evento «un’esplosione diversa da qualsiasi altra osservata negli ultimi 50 anni».

Una galassia lontana e ancora tanti punti interrogativi

Le immagini catturate dal telescopio Hubble hanno rivelato una galassia insolita nella posizione del lampo. Inizialmente sembrava che due galassie stessero fondendosi, oppure che una singola galassia fosse tagliata in due da una banda scura di polvere. Le osservazioni successive del telescopio James Webb hanno chiarito che la galassia si trova a circa 8 miliardi di anni luce da noi. Significa che GRB 250702B è esploso molto prima che la Terra si formasse.

Sears ha guidato osservazioni di follow up usando la NIRCam di Webb, lo strumento principale per l’imaging nel vicino infrarosso, alcuni mesi dopo l’evento. «Vediamo una galassia molto grande con una fascia di polvere», ha spiegato. «La struttura è così complessa che non è chiaro al cento per cento se resti qualcosa da vedere dell’esplosione. E se c’è, è davvero debole».

Questo dato sembra rafforzare l’ipotesi che GRB 250702B sia stato effettivamente un lampo di raggi gamma piuttosto che un evento di distruzione mareale. Ma la comunità scientifica resta divisa. «Molti degli studi su questa esplosione forniscono spiegazioni diverse e a volte contraddittorie», ha ammesso Sears. «È ancora presto per capire cosa sia realmente accaduto». Quel che è certo è che il telescopio James Webb, supportato anche dall’Agenzia Spaziale Europea e da quella canadese, ha regalato alla scienza un enigma che potrebbe portare alla scoperta di fenomeni cosmici completamente nuovi. E questo, per chi studia l’universo, vale più di qualsiasi risposta definitiva.

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La Piccola Nube di Magellano è stata per decenni un punto di riferimento per chi studia le galassie. Vicina, luminosa, visibile a occhio nudo dall’emisfero australe, sembrava il laboratorio perfetto per capire come si formano le stelle e come evolvono i sistemi galattici più piccoli. Eppure qualcosa non tornava. Le sue stelle si muovono in modo caotico, senza seguire orbite ordinate attorno al centro. Nessuno riusciva a spiegare davvero il perché. Ora una ricerca pubblicata su The Astrophysical Journal da un team dell’Università dell’Arizona ha trovato la risposta, e non è affatto banale: la Piccola Nube di Magellano si è schiantata contro la sua vicina più grande, la Grande Nube di Magellano, qualche centinaio di milioni di anni fa. Quello scontro ha cambiato tutto.

La Piccola Nube di Magellano orbita attorno alla nostra Via Lattea insieme alla Grande Nube di Magellano, e le tre galassie interagiscono tra loro da tempi lunghissimi. Ma la collisione diretta tra le due Nubi è stata un evento molto più violento di una semplice interazione gravitazionale. Secondo Himansh Rathore, dottorando allo Steward Observatory e primo autore dello studio, durante l’impatto la Piccola Nube di Magellano è passata direttamente attraverso il disco della Grande Nube. Le forze gravitazionali coinvolte hanno disgregato la struttura della galassia più piccola, sparpagliando le stelle in movimenti disordinati. Nel frattempo, il gas denso della Grande Nube ha esercitato una pressione enorme, strappando via la rotazione del gas della sua compagna. Un paragone efficace: come gocce d’acqua sulla mano che vengono spazzate via muovendosi nell’aria.

L’illusione della rotazione e il ripensamento di un modello cosmico

Per anni le osservazioni avevano suggerito che il gas interno alla Piccola Nube di Magellano stesse ruotando. Dato che le stelle nascono dal gas e ne ereditano il moto, ci si aspettava di vedere anche le stelle ruotare. Ma non era così, e la contraddizione restava inspiegata. La nuova analisi dimostra che quella rotazione apparente era un’illusione ottica. La collisione ha allungato la galassia, e il gas che si muove verso e lontano dalla Terra lungo questa forma stirata può sembrare in rotazione se osservato da certe angolazioni. Un trucco della prospettiva, niente di più.

Per arrivare a queste conclusioni, i ricercatori hanno usato simulazioni al computer dettagliate, calibrate sulle proprietà note di entrambe le galassie: contenuto di gas, massa stellare, posizioni rispetto alla Via Lattea. Hanno anche sviluppato tecniche nuove per interpretare i moti caotici delle stelle in una galassia reduce da un impatto così violento.

Conseguenze per lo studio della materia oscura

Le implicazioni vanno oltre la semplice ricostruzione dell’evento. La Piccola Nube di Magellano, con le sue piccole dimensioni, l’alto contenuto di gas e la bassa abbondanza di elementi pesanti, era considerata un modello affidabile per le galassie dell’universo primordiale. Se sta ancora recuperando da una collisione catastrofica, quel ruolo va quantomeno ridiscusso. Come ha sottolineato Gurtina Besla, coautrice della ricerca, non si tratta di una galassia “normale” in alcun senso.

C’è poi un risvolto affascinante legato alla materia oscura. In uno studio collegato, lo stesso team ha scoperto che l’impatto ha lasciato un segno visibile sulla Grande Nube di Magellano: la sua struttura centrale a barra risulta inclinata fuori dal piano galattico. Il grado di questa inclinazione dipende da quanta materia oscura contiene la Piccola Nube, offrendo un metodo inedito per stimare qualcosa che non si può osservare direttamente. Due galassie che si sono attraversate a vicenda, trasformandosi in qualcosa di diverso. Non un’istantanea statica dell’universo, ma un processo ancora in corso.

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La luce più antica dell’universo nasconde un segreto che potrebbe riscrivere parte di quello che sappiamo sulla fisica fondamentale. Si chiama birifrangenza cosmica ed è una rotazione sottile, quasi impercettibile, nella polarizzazione del fondo cosmico a microonde, quella radiazione residua del Big Bang che permea tutto lo spazio. Un gruppo di ricercatori ha appena sviluppato una tecnica nuova per ridurre l’incertezza nelle misurazioni di questo fenomeno, e i risultati sono piuttosto sorprendenti: l’angolo di rotazione potrebbe essere significativamente più grande di quanto stimato finora.

Lo studio, pubblicato su Physical Review Letters nel marzo 2026, è il primo a esaminare in modo quantitativo l’incertezza legata al cosiddetto angolo di birifrangenza. A guidare la ricerca è stato Fumihiro Naokawa, dottorando presso l’Università di Tokyo, insieme a Toshiya Namikawa del Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe. Le stime precedenti collocavano l’angolo di rotazione intorno a 0,3 gradi. Ma ora le cose si fanno più complicate, e anche più interessanti.

Il problema dell’ambiguità di fase (e l’analogia con l’orologio)

Per capire la questione, Naokawa ha proposto un’analogia efficace: guardare un orologio. Osservando solo la posizione delle lancette, è impossibile sapere che giorno sia. Serve sapere quante volte le lancette hanno completato il giro. Allo stesso modo, la birifrangenza cosmica presenta una ambiguità di fase di 180 gradi. Angoli come 0,3 gradi, 180,3 gradi e 360,3 gradi risultano indistinguibili osservando solo lo stato attuale della radiazione cosmica.

Il team ha scoperto che la forma dettagliata del segnale chiamato correlazione EB contiene indizi preziosi sul numero effettivo di rotazioni avvenute. Analizzando queste caratteristiche sottili, è possibile risalire all’angolo reale e superare il problema dell’ambiguità. E quando questa incertezza di fase viene considerata, la birifrangenza cosmica influenza anche un altro segnale nel fondo cosmico a microonde, noto come correlazione EE, utilizzato per stimare la cosiddetta “profondità ottica” dell’universo. Questo significa che alcune misurazioni già pubblicate potrebbero dover essere riviste.

Cosa potrebbe significare per il futuro della cosmologia

Perché tutto questo fermento? Perché la birifrangenza cosmica potrebbe essere collegata a particelle ipotizzate ma mai osservate, come gli assioni, e potrebbe fornire indizi fondamentali sulla natura della materia oscura e dell’energia oscura. Due dei misteri più profondi della fisica contemporanea, insomma.

La nuova tecnica offre uno strumento concreto per analizzare le osservazioni future. Esperimenti di prossima generazione come il Simons Observatory e LiteBIRD potranno sfruttare questo metodo per testare modelli teorici ancora inesplorati. In un secondo studio, sempre pubblicato su Physical Review Letters, Naokawa ha anche proposto un approccio per ridurre gli errori introdotti dai telescopi durante le misurazioni, suggerendo di osservare sorgenti astronomiche specifiche come le radiogalassie alimentate da buchi neri supermassicci.

La strada è ancora lunga, ma il messaggio che arriva da questa ricerca è chiaro: la luce più vecchia del cosmo ha ancora molto da raccontare. E forse quello che sta cercando di dirci è più grande di quanto chiunque avesse immaginato.

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Il telescopio spaziale James Webb ha fatto centro ancora una volta, regalando alla comunità scientifica una di quelle scoperte che costringono a ripensare le tempistiche dell’evoluzione cosmica. Un gruppo di ricerca guidato da Daniel Ivanov, dottorando in fisica e astronomia presso l’Università di Pittsburgh, ha individuato quella che potrebbe essere una delle più antiche galassie a spirale barrata mai osservate. Si chiama COSMOS-74706, e la cosa notevole è che esisteva già circa 11,5 miliardi di anni fa, quando l’universo aveva appena 2 miliardi di anni di vita. Praticamente un neonato, su scala cosmica.

La galassia presenta una barra stellare, ovvero una struttura allungata e luminosa composta da stelle e gas che attraversa il centro del disco galattico. Una caratteristica che si ritrova anche nella nostra Via Lattea, ma che nessuno si aspettava di trovare in una galassia così antica. Eppure eccola lì, catturata dagli strumenti del James Webb con una nitidezza che non lascia molto spazio ai dubbi.

Cos’è una barra stellare e perché conta tanto

Per capire il peso di questa scoperta, vale la pena spendere due parole su cosa sia esattamente una barra stellare. Non si tratta di un singolo oggetto solido, ma di un addensamento di stelle e gas che, visto dall’alto o dal basso rispetto al piano della galassia, appare come una linea brillante che taglia il centro in due. Una specie di autostrada cosmica che convoglia il materiale dalle regioni esterne verso il nucleo.

E qui la faccenda si fa davvero interessante. Queste barre non sono semplici elementi estetici: influenzano in modo profondo l’evoluzione di una galassia. Il gas che viene incanalato verso il centro può alimentare il buco nero supermassiccio che si trova nel cuore della galassia, e allo stesso tempo ridurre la formazione di nuove stelle nelle zone circostanti. In pratica, la barra stellare funziona come un meccanismo di regolazione interna. Una sorta di termostato galattico, se si vuole semplificare.

Quello che rende COSMOS-74706 speciale rispetto ad altre candidate trovate in precedenza è la qualità della conferma. Altre squadre di ricerca avevano segnalato possibili galassie a spirale barrata in epoche ancora più remote, ma quelle osservazioni si basavano su misure di redshift meno precise. In alcuni casi, la luce della galassia era anche distorta dal fenomeno della lente gravitazionale, che si verifica quando un oggetto massiccio posto lungo la linea di visuale deforma e amplifica l’immagine. Niente di tutto questo con COSMOS-74706: la conferma è arrivata tramite spettroscopia, il metodo più affidabile per determinare la distanza di un oggetto cosmico. Come ha spiegato lo stesso Ivanov, si tratta della galassia a spirale barrata con il redshift più alto mai confermata spettroscopicamente e senza effetti di lente gravitazionale.

Simulazioni confermate e nuove domande aperte

Ivanov ha raccontato di non essere rimasto del tutto sbalordito dal risultato. Le simulazioni al computer avevano già suggerito che le barre stellari potessero cominciare a formarsi a redshift 5, cioè circa 12,5 miliardi di anni fa. Trovarne una a 11,5 miliardi di anni nel passato rientra quindi, almeno in teoria, nel campo delle possibilità. Ma la teoria è una cosa, l’osservazione diretta un’altra. E il fatto che questa struttura esistesse davvero in un’epoca così remota aiuta a porre dei vincoli più precisi sulle tempistiche di formazione delle barre.

Detto questo, lo stesso ricercatore ha sottolineato che non ci si aspetta di trovare molti oggetti simili in quel periodo della storia cosmica. È un’epoca in cui le galassie erano ancora in fase di assemblaggio, turbolente, caotiche. Che una di esse avesse già sviluppato una struttura così ordinata è qualcosa che merita attenzione e ulteriori indagini.

I risultati sono stati presentati alla 247esima riunione dell’American Astronomical Society, e si basano in parte sui dati raccolti dal James Webb nell’ambito di programmi osservativi gestiti dallo Space Telescope Science Institute. Il progetto ha ricevuto anche il supporto della Brinson Foundation.

Ogni nuova scoperta del James Webb sembra spostare un po’ più indietro nel tempo la comparsa di strutture che si credevano esclusive di epoche più recenti. COSMOS-74706 è l’ennesima prova che l’universo primordiale era molto più complesso e maturo di quanto si pensasse fino a pochi anni fa. E probabilmente non sarà l’ultima sorpresa.

L'articolo James Webb scopre una galassia a spirale barrata vecchia 11,5 miliardi di anni proviene da Tecnoapple.