Mario Sandri

Mario Sandri, [email protected], http://xoomer.virgilio.it/mario.sandri
NASCITA, VITA E MORTE DI UNA
STELLA
IARA Group, GRRAT, SdR RadioAstronomia UAI, Società Italiana di Fisica
In questo numero cercheremo di conoscere qualcosa di
più su quei fuochi luminosi che siamo soliti chiamare
stelle. Gli astri celesti possono essere paragonati agli
esseri umani. Come questi, infatti, nascono, vivono e
muoiono e come questi non sono tutti uguali. Ci sono
stelle grandi, altre piccole. Alcune hanno un colore,
altre vivono insieme alle sorelle, alcune da Sole.
Prima di addentrarci nella vita di tali corpi celesti e
bene capire cosa sono. In maniera molto semplice una
stella è un agglomerato di gas che ruota su se stesso e
intorno alla galassia a cui appartiene ed emette luce ed
energia. È il fuoco che dà la vita, infatti senza una tale
fonte di energia non potrebbe neppure esistere la vita.
Ma come nascono questi corpi? Il processo di
formazione di una stella non è ancora oggi ben
compreso, ma è opinione generale che le stelle si
formino per condensazione di nubi interstellari, le quali
sono composte da idrogeno e particelle varie. Una nube
interstellare, sotto certe condizioni, inizia ad addensarsi
in uno o più nuclei e una volta avviato, questo processo
di addensamento procede in modo abbastanza rapido
per poi divenire più lento. Quando queste strutture in
contrazione raggiungono uno stadio di relativa stabilità
si ha una protostella, caratterizzata da un grande raggio
e da una piccola luminosità, che si contrae a causa della
forza di gravità verso una situazione di equilibrio. La
probabilità di osservare le stelle durante questa fase
della loro vita è molto scarsa, in quanto la loro
temperatura superficiale è bassa e inoltre il tempo
impiegato in queste fasi è breve se rapportato alla
durata della loro vita.
Tale tempo dipende dalle dimensioni della stella e nel
caso del Sole è di circa 10 milioni di anni. Stelle più
massicce si formano più velocemente rispetto a quello
più piccole. Vi sono però alcune osservazioni che
confortano questa teoria: si sono osservati degli oggetti
che presentano una bassissima temperatura superficiale
e questa caratteristica potrebbe essere collegata ai primi
stadi di protostella.
Quando la protostella raggiunge una massa
sufficientemente grande, cioè superiore a un decimo
circa della massa del Sole, e quando la temperatura nel
suo interno raggiunge un determinato valore, che
permette di innescare le prime reazioni nucleari, in
breve la protostella diventa una stella vera e propria
nella sua maturità: essa trasforma idrogeno in elio
producendo luce e calore. La stella ora vivrà una lunga
fase di equilibrio.
La stella è ora nella sua maturità. In base alla massa, le
stelle vengono raggruppate principalmente in due
grandi gruppi: le stelle nane e le stelle giganti. La
massa di una nana varia da 0,08 a 8 masse solari,
mentre una gigante presenta una massa da 8 a 120
masse solari. Le stelle nane a sua volta, dal punto di
vista evolutivo, si suddividono in due classi: quelle che
presentano una massa da 0,08 a 0,8 masse solari e
quelle tra 0,8 e 8 masse solari. Il primo gruppo è
composto dal 90% di tutte le nane.
Per curiosità è opportuno sapere che una massa solare è
pari a circa due mila miliardi di miliardi di miliardi di
chilogrammi, cioè un due seguito da trenta zeri! La
lunghezza della vita di una stella dipende molto dalla
sua massa: stelle piccole vivono molto più a lungo di
stelle molto più massicce e questo comporta anche che
sia molto più facile trovare nell’universo stelle di
piccola massa in quanto necessitano di minor materia
per la loro formazione. Il primo gruppo di nane
presenta una vita media per i suoi membri che varia da
circa 15 miliardi di anni a 3000 miliardi. Il gruppo di
nane a cui appartiene il Sole ha una vita che varia da 10
milioni di anni a 15 miliardi. Il nostro Sole ha una vita
che si aggira sui 10 miliardi di anni, ma niente paura,
attualmente a trascorso poco meno della metà della sua
intera esistenza. Le stelle più grandi hanno vite molto
più brevi e possono vivere al massimo per 10 milioni di
anni. In questa fase la stella vive in maniera tranquilla,
come una candela che consuma la sua cera.
La morte di una stella dipende molto dalla sua massa.
Le stelle di massa più piccola, cioè quelle comprese tra
0,08 e 0,8 masse solari, hanno una morte molto
tranquilla. Si spengono semplicemente in quanto hanno
esaurito tutto il loro combustibile e questo comporta
che non possono verificarsi altre reazioni nucleari. Per
capire meglio il processo, possiamo immaginare che la
stella sia rappresentata da una candela. Quando tutta la
cera è consumata la candela si spegne senza provocare
strani fenomeni. Il risultato di questa morte è un
oggetto a cui si dà il nome di nana nera. Tuttavia si
ritiene che un tale astro non esista ancora in quanto non
ha avuto il tempo necessario per formarsi in quanto
l’età di una stella di questo tipo è in generale superiore
a quella di vita attuale dell’universo valutata in 15
miliardi di anni.
La morte di una stella di massa compresa tra 0,8 e 8
masse solari, incluso il nostro Sole, è molto diversa. Un
astro di questo tipo alla fine della sua vita, quando cioè
avrà esaurito l’idrogeno nucleare e dovrà utilizzare
come fonte di energia elementi più pesanti, comincerà
ad espandersi e la sua temperatura scenderà. In questa
fase la stella assumerà una colorazione rossa e
dimensioni eccezionali che le faranno assumere il
nome di Gigante Rossa. Per capire cosa si intende con
il termine “dimensioni eccezionali”, basti pensare che
si suppone che il nostro Sole, una volta giunto in questa
fase e cioè tra circa 5,5 miliardi di anni, avrà
un’estensione superiore a quella dell’orbita terrestre. In
altre parole il Sole diverrà talmente grande da inglobare
la Terra, fino a lambire l’orbita di Marte. Una stella che
giunge in questo stadio non è in grado di mantenere
intatta la sua struttura. L’astro comincia a disgregarsi.
Gli strati esterni della stella cominciano ad espandersi
nello spazio circostante formando quella che si chiama
Nebulosa Planetaria, cioè un’immensa distesa di gas
simile a quella nube interstellare che ha dato origine a
tutto il fenomeno. Inoltre il nucleo della stella “morta”
assume una nuova vita come Nana Bianca. Questa
nuova stella avrà un’esistenza simile a quella di una
comunissima nana e dunque morirà spegnendosi
lentamente.
Le stelle giganti, cioè quelle che presentano una massa
superiore a 8 masse solari, hanno una morte “col
botto”. Giunte alla fine della loro vita, tali astri
cominciano ad espandersi e ad assumere una
colorazione rossiccia, simile a quello che abbiamo
visto precedentemente. Tuttavia, a differenza delle
stelle più piccole, giunti in questa fase la stella esplode.
Tale fenomeno viene comunemente detto Supernova.
Tale fenomeno è talmente violento che alcune di queste
stelle, normalmente invisibili a occhio nudo in una
notte stellata, si rendono visibili anche di giorno! In
passato queste stelle, che apparivano all’improvviso in
cielo e che poi sparivano altrettanto velocemente alla
vista, erano chiamate stelle Novae, cioè stelle nuove. In
generale un’esplosione provoca del fumo, che nel caso
delle stelle è rappresentato da gas in espansione che
forma una nube. Tale nube è conosciuta con il nome di
Resto di Supernova. L’esempio più famoso di un tale
oggetto lo si ha nella costellazione del Toro che
abbiamo già conosciuto. Tuttavia la stella non è ancora
completamente morta, infatti il suo nucleo è
sopravvissuto come testimonianza di un glorioso
passato. A questo punto, però, gli scenari evolutivi del
nucleo sono tre. Se la massa del nucleo è inferiore a 1,4
masse solari vi sarà la formazione di una Nana Bianca,
come abbiamo visto succede per una stella come il
Sole. Invece, se la massa è compresa tra 1,4 e 3 masse
solari nascerà una stella di neutroni chiamata
comunemente Pulsar.
Queste stelle hanno la caratteristica di ruotare molto
velocemente su se stesse, in base ai casi da qualche
secondo al millesimo di secondo e presentano un
diametro di una decina di chilometri. Infine, se il
nucleo ha una massa superiore alle 3 masse solari, si ha
la formazione di un Buco Nero, cioè un oggetto che
cattura ogni cosa, compresa la luce. Certamente questo
è uno tra gli oggetti più affascinanti e curiosi che
popolano l’intero universo.
Abbiamo visto la nascita, la vita e la morte delle stelle.
Gli astri del cielo, in fondo, sono uno specchio della
nostra esistenza ed è bello sognare guardando quelle
fiaccole che illuminano le nostre notti.
Cieli sereni a tutti!