COSA SONO LE STELLE
di Marco Garoni

Prominence di Adrian Kelly, 2000

L’astronomia è forse la scienza più antica del mondo e questo perché da sempre, guardando il cielo, ci siamo chiesti cosa fossero quei puntini luminosi che ci accompagnano nelle notti serene.

Ogni astronomo di ogni civiltà ha cercato di spiegare cosa fossero e a cosa servissero le stelle. Tutti però si trovavano d’accordo su un’unica cosa: le stelle erano e sono ancora oggi, oggetti misteriosi e lontanissimi, oggetti affascinanti che suscitano l’ammirazione e la curiosità di milioni di persone, di milioni di occhi pronti a ricevere quella debole luce che viaggia attraverso gli spazi immensi dell’universo per migliaia e anche miliardi di anni, prima di raggiungere i nostri telescopi.

Purtroppo oggi non siamo più abituati ad osservare la volta stellata. Forse la fretta e le tante cose da fare, forse la distrazione o più probabilmente la scarsa visibilità dovuta all’inquinamento. Tutto questo contribuisce ad allontanarci sempre di più da quel cielo che per tanta parte della nostra storia ci accompagna e dal quale abbiamo imparato moltissime cose.

Torniamo a noi, ai nostri puntini luminosi e cerchiamo di capire la loro storia.

Eh sì, perché ogni stella ha la sua storia. Le stelle nascono, vivono, muoiono in un ciclo continuo che dura da 12 miliardi di anni.

Big Bang: schema dell'evoluzione temporale

Non che l’universo sia così giovane, in realtà è un po’ più vecchio (circa 14 miliardi di anni) ma dopo la sua nascita, dopo quello che gli astronomi chiamano il Big Bang, c’è voluto un po’ di tempo perché le "acque si calmassero". Soltanto dopo un miliardo di anni, una volta raffreddatosi abbastanza, le particelle più semplici, che formano tutte le cose, hanno cominciato a nascere. Poi si sono formate le stelle, l’universo "si è acceso" ed è nata la luce!

Ma vediamo ora come e dove nascono le stelle.

Un’antica leggenda degli indiani (d’America) Midu dice che in principio esisteva soltanto un immenso mare. Una tartaruga chiese al creatore di creare un pezzo di terra asciutta in modo da poter uscire dall’acqua. Poi chiese anche un po’ di luce e il creatore creò il Sole per il giorno e le stelle per la notte.

Ovviamente le cose non stanno proprio così ma questo, infondo, lo sappiamo solo da poco tempo. E’ solo da circa cent’anni che abbiamo iniziato a conoscere abbastanza bene il meccanismo che fa nascere e vivere le stelle.

Se di notte guardiamo il cielo con un telescopio, per esempio nella costellazione del Cigno, oppure anche vicino allo Scorpione o appena sopra, in quella del Serpente ed in tantissime altre zone della volta stellata, potremmo vedere debolissime nebbioline che ai nostri occhi appariranno molto tenui e di un color grigio pallido. Fotografando però le stesse zone ci accorgeremo che quegli oggetti così evanescenti sono in realtà ricchissimi di luce e di un colore sostanzialmente rossastro con tante sfumature. Gli astronomi, dopo molti anni di osservazioni ed esperimenti hanno capito che queste enormi distese nebbiose sono composte da un elemento semplicissimo e diffusissimo, l’Idrogeno, e sporcate da polveri e qualche altro elemento chimico più complesso.

M16 (NGC 6611) - the Eagle Nebula

Non che gli astronomi siano andati a prendere un po’ di quel gas per vedere com’è fatto ma è proprio il colore che ci dice che è idrogeno. Ogni elemento ha i suoi colori caratteristici a seconda della temperatura e, a 250° sotto zero ed in quelle condizioni, solo l’idrogeno ha quel colore. È proprio in ammassi di gas come questi, chiamati "Nebulose Diffuse", che nascono le stelle.

Queste nebulose sono in genere molto tranquille e stabili. Può capitare che per miliardi di anni non succeda assolutamente nulla. Ma se vengono investite, per esempio, dall’eco dell’esplosione di una stella lontana anche migliaia di anni luce, alcune parti di queste nebulose iniziano pian piano ad "ondeggiare" e le particelle di idrogeno e di polvere iniziano ad avvicinarsi scontrandosi l’una con l’altra, legandosi insieme, attirandone man mano altre che sono lì vicino. In questo modo vengono a formarsi delle zone un po’ più dense, compatte, e quindi più "pesanti" in grado di attrarre altre particelle. Questo grumo di gas e polveri comincia a compattarsi sotto l’azione della Forza di Gravità. Più particelle arrivano più la sfera diventa grande più la gravità diventa forte e così via per migliaia o anche milioni di anni.

Ad un certo punto però al centro di questa gigantesca sfera di gas si raggiungono temperature altissime, milioni di gradi! A queste temperature le particelle di idrogeno si scontrano talmente velocemente tanto da fondersi assieme creando un altro elemento, l’Elio. Da ognuno di questi scontri si libera un po’ di energia. Il nucleo si è acceso ed è nata una stella!

Sono centinaia di miliardi gli urti che avvengono in un solo secondo di vita di una stella e l’energia prodotta è tale da illuminare e spandere calore in tutte le direzioni. In questo modo è nato anche il nostro Sole, una stella proprio come le altre, solo più vicina.

Dovete pensare inoltre che da una nebulosa come quelle che abbiamo viste non nascerà solo una stella bensì diverse decine o centinaia!

A questo punto la nuova stella comincia la sua vita perennemente in equilibrio tra la forza di gravità che vorrebbe compattarla sempre di più e la forza sprigionata dalla fusione nucleare che vorrebbe, al contrario, farla "esplodere". Questo equilibrio può durare da pochi milioni a decine di miliardi di anni, per tutto il tempo che ci vorrà a "bruciare" tutto l’idrogeno, ma a questo arriveremo più avanti, perché prima vedremo cosa influenza la vita di una stella. Le stelle infatti non sono tutte uguali, anche se possiamo suddividerle, sostanzialmente in 10 gruppi principali che si differenziano per il colore:

tipologia delle stelle a seconda del colore e della temperatura

  • più altre 3 classi, simili alla M, chiamate R, N, S.
  • Questa suddivisione non è casuale. Distinguere i colori significa in realtà distinguere le stelle in base alla temperatura.

    Le blu sono le più calde, le rosse le più fredde. Una volta conosciuta la temperatura e la luminosità di una stella diventa semplice calcolare quanto sia grande e distante dalla Terra, ma soprattutto quanto pesi (o per essere più precisi, la sua massa).

    Proprio la massa è ciò che distingue e regola la vita di tutte le stelle.

    Stelle molto massicce (O,A,B), quindi caldissime, è pur vero che hanno tanto carburante da bruciare, ma lo bruciano talmente in fretta che vivono poche decine o qualche centinaia di milioni di anni. Pochissimo se pensiamo che il Sole (stella G) brilla già da 5 miliardi di anni e continuerà a brillare per altri 5. Le stelle blu-azzurre, una volta terminato il loro ciclo vitale esplodono violentemente dando origine a quelle che vengono chiamate SuperNove.

    Dall’esplosione viene liberata un’enorme quantità di energia e materia. E’ come se ad un certo punto nel buio più assoluto qualcuno accendesse un enorme faro visibile a distanza di milioni di anni luce. Una SuperNova infatti può diventare luminosa quanto miliardi di stelle come il Sole messe assieme! Ciò che rimane dopo questa esplosione sono una piccola nebulosa che mano a mano si espande (originata dal "guscio esterno della stella) ed una minuscola stella scura e piccolissima, ma estremamente pesante. È come se prendessimo tutto il Sole e lo compattassimo fino alle dimensioni di una città (circa 20 km di diametro)! Questo tipo di stelle si chiamano Stelle di Neutroni.

    M1 o nebulosa del granchio o Crab nebula schema di una stella di neutroni

     

    Se quello che avanza è abbastanza massiccio, al suo posto si forma un Buco Nero, ancora più denso e piccolo (meno di 2km di diametro). Un cucchiaino di materia di un buco nero può pesare più di tutti gli abitanti della Terra messi assieme!

    Stelle più piccole, come ad esempio il nostro Sole, fortunatamente (almeno per noi) bruciano molto a lungo garantendoci così una fonte di energia tranquilla e costante. Questo è uno dei motivi per il quale sul nostro pianeta è sbocciata e si è evoluta la vita.

    Anche il Sole è però destinato a morire. Quando starà per finire il gas le reazioni nucleari diminuiranno e si sposteranno dal nucleo verso gli strati più esterni. Le parti più esterne, man mano si raffredderanno (diventando quindi rosse) e si espanderanno. La stella è, a questo punto, una Gigante Rossa, grande più dell’orbita della Terra (alcune stelle raggiungono un diametro che può sfiorare la grandezza dell’orbita di Giove!).

    rapporto fra Antares e orbita di marte

    La vita da gigante rossa dura pochissimo, qualche decina di milioni di anni, giusto il tempo di finire quel poco di idrogeno rimasto. Una volta raffreddati gli strati esterni continueranno ad espandersi e si trasformeranno in una Nebulosa Planetaria che lentamente si dissolverà.

    m57

    Il nucleo invece tenderà, sempre sotto la spinta della forza di gravità, a comprimersi sempre di più trasformandosi in una minuscola stellina molto calda (100.000°) chiamata Nana Bianca che in qualche milione di anni si spegnerà.

    rapporti fra terra, sole e nana bianca fasi principali dell'evoluzione stellare

    In ogni caso, che le stelle esplodano oppure si spengano pian paino, che le stelle siano grandi o piccole, sono proprio questi lontani puntini luminosi che, con la loro vita e la loro morte producono tutti gli elementi chimici che compongono i mattoni di tutte le cose, le rocce, i mari, le nuvole, l’acqua e la vita stessa.

    È bello sapere che, infondo, anche noi siamo un pezzettino di Sole!

     

    Monografia n.115-2008/3


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