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!
NOS Magazine numero 1 del 2004
