Cognome ............................................................................ Nome .................................................................................. LE STELLE
LE COSTELLAZIONI Osservando il cielo in una notte serena, le stelle ci appaiono dei puntini luminosi disseminati come sulla superficie di una grande cupola, chiamata volta celeste, che fa parte di un’immaginaria sfera di cui occupiamo il centro: la sfera celeste. Questa sembra ruotare lentamente da est a ovest, in senso orario: in realtà è un moto apparente, poiché è la Terra che ruota da ovest a est, anche se noi non ce ne rendiamo conto; si tratta quindi di un’illusione, come quella che fa apparire le stelle tutte alla stessa distanza: è semplicemente un effetto ottico dovuto alle enormi distanze che ci separano dagli astri, che impediscono al nostro sguardo di percepire e valutare le loro reali posizioni nello spazio. Fino agli inizi del Seicento, quando Galileo iniziò a utilizzare il telescopio, si riteneva che le circa 6000 stelle visibili a occhio nudo segnassero il confine dell’Universo; poiché le loro posizioni reciproche apparivano immutabili, rispetto a quelle continuamente mutevoli dei pianeti e del Sole, furono chiamate stelle fisse. Le stelle hanno sempre rappresentato un importante mezzo di orientamento e già nell’antichità gli astronomi cinesi, egizi e greci individuarono sulla volta celeste dei raggruppamenti di stelle riunite a formare figure di eroi mitologici, animali od oggetti della vita quotidiana: sono le costellazioni, che ancora oggi portano nomi fantasiosi, in maggior parte di origine greca. Le costellazioni attualmente catalogate sono 88 e ciascuna individua una regione del cielo ben definita; dal nostro emisfero sono visibili le costellazioni boreali; dall’emisfero sud della Terra sono visibili le costellazioni australi. Le più note sono le dodici costellazioni dello zodiaco: ogni mese il Sole, nel suo moto apparente annuo sulla sfera celeste, si sposta in una differente costellazione zodiacale, in corrispondenza della quale sembra sorgere di volta in volta. Fra le costellazioni meglio visibili nel nostro emisfero ricordiamo l’Orsa maggiore o Grande carro e l’Orsa minore o Piccolo carro. In entrambe compaiono 7 stelle: 4, disposte a quadrilatero, sarebbero le ruote del carro e le altre 3 indicherebbero il timone. L’ultima stella del timone dell’Orsa minore è la Stella polare. Nell’emisfero australe si segnalano le costellazioni della Croce del Sud, che indica la direzione del sud e del Cane maggiore, cui appartiene Sirio, la stella più splendente in assoluto (che a dicembre appare anche nel nostro emisfero, guardando verso sud). Va rammentato che le costellazioni non sono reali gruppi di stelle disposte le une accanto alle altre sullo stesso piano; le stelle infatti possono anche trovarsi a distanze enormi tra loro, come nel caso dell’Orsa maggiore. Un semplice esperimento può rivelare come la nostra vista sia facilmente tratta in inganno. Immaginate di collocare in fondo a un corridoio buio alcune candeline accese a distanze diverse: se ora vi ponete all’altra estremità del locale e le osservate, esse vi appariranno come tanti punti luminosi disposti sullo stesso piano. Le stelle sembrano essere fisse, ma in realtà si muovono a velocità diverse rispetto al Sistema solare o al centro della galassia o una rispetto all’altra: in genere, date le enormi distanze, i loro cambiamenti di posizione sono quasi impercettibili; questi il più delle volte diventano significativi nell’arco di parecchie decine di migliaia di anni. Le caratteristiche delle stelle Le stelle possono essere descritte come enormi masse di gas incandescenti, con temperature interne di molti milioni di gradi, formati soprattutto da idrogeno, per il 75‐80% circa e in prevalenza da elio per il restante 20‐25%; una piccola frazione è costituita da atomi di vari elementi chimici, tra cui carbonio e azoto. Le stelle brillano di luce propria in quanto emettono energia, sotto forma di luce e di altri tipi di radiazioni elettromagnetiche; questa energia deriva da reazioni di fusione termonucleare che avvengono al loro interno e che consistono nella trasformazione dell’idrogeno in elio (ne tratteremo più in dettaglio parlando del Sole). Osservando le stelle a occhio nudo, alcune ci appaiono più luminose, altre si vedono appena. L’intensità della luce di una stella valutata dalla Terra è detta luminosità apparente e dipende dalla distanza da noi: se due stelle con la stessa luminosità si trovano a distanze diverse, ci apparirà più brillante la stella più vicina; allo stesso modo, di notte, le miniscole luci di posizione di un aereo a pochi chilometri di altezza appaiono assai più brillanti di molte gigantesche stelle che distano anni luce da noi. Per questo gli astronomi distinguono le stelle in base alla loro luminosità assoluta, che rappresenta invece l’energia realmente irradiata da una stella attraverso la sua superficie sotto forma di radiazioni elettromagnetiche, indipendentemente dalla distanza; la luminosità assoluta si ricava per mezzo di calcoli, assumendo di porre tutte le stelle a una stessa distanza da noi, per l’esattezza 33 anni luce; in questo modo il Sole viene relegato tra le stelle con luminosità assoluta piuttosto modesta. La luminosità assoluta di una stella dipende a sua volta dalle sue dimensioni (volume) e dalla sua temperatura superficiale: quest’ultima si determina analizzando il colore dominante della luce emessa da una stella con uno strumento chiamato spettrometro. Probabilmente avrete avuto modo di osservare che cosa accade quando riscaldiamo un pezzo di ferro: il metallo, superata una certa temperatura, inizia a emettere una luce rossa che all’aumentare della temperatura diventa via via gialla, arancione e bianco‐azzurra. In modo analogo, il colore di una stella ne indica la temperatura superficiale; in base al colore e ad altre caratteristiche le stelle sono distinte in sette gruppi, chiamati “tipi spettrali”: le stelle di colore rosso (con temperature medie di 3500 °C) sono le meno calde, seguite, per temperature crescenti, dalle stelle di colore arancione, giallo (è il caso del Sole), bianco giallastro, bianco, azzurro e blu (le più calde, con temperature medie di 45.000 °C). Mettendo opportunamente in relazione la lunminosità assoluta e la temperatura superficiale delle stelle, gli astronomi hanno scoperto che le stelle possono essere distinte per “gruppi di età”: il gruppo nettamente più numeroso è formato da stelle giovani e soprattutto da stelle che si trovano in una fase di stabilità o “maturità” della loro esistenza, in grado di mantenere inalterato il loro splendore per un tempo più o meno lungo, a seconda della loro massa: sono chiamate stelle della sequenza princiaple e una di queste è il Sole, che si trova a metà strada della sua vita, valutabile in circa 10 miliardi di anni. La parte restante di stelle comprende due gruppi principali. Nel primo troviamo le stelle vecchie che hanno esaurito il loro idrogeno e stanno utilizzando elio come combustibile nucleare: hanno bassa temperatura e alta luminosità e per le loro grandi dimensioni sono chiamate giganti e supergiganti rosse. Del secondo gruppo fanno parte stelle in cui è cessato ogni processo nucleare e che stanno letteralmente morendo: sono molto piccole e poco luminose e sono chiamate nane bianche. Si è così compreso che le stelle non sono immutabili, ma nascono, entrano in un periodo più o meno lungo di piena attività, invecchiano e muoiono seguendo le varie fasi di un vero e proprio ciclo vitale. GUIDA ALLO STUDIO 1.
Come si può descrivere l’attuale modello di Universo? 2.
Qual è la differenza tra unità astronomica e anno luce? 3.
Che cosa sono le costellazioni? Hanno un reale significato fisico? 4.
Come si può descrivere sinteticamente una stella? 5.
QUal è la differenza tra la luminosità apparente e la luminosità assoluta di una stella? 6.
Da che cosa dipende il colore di una stella? Quale colore caratterizza, rispettivamente, le stelle più calde e quelle più fredde? 7.
Quale caratteristica hanno le stelle della sequenza principale? 8.
Cosa sono le nane bianche?
