Stelle
Cosa sono le stelle?
Le stelle, che si formano all’interno di nubi di gas e polveri, sono corpi celesti che brillano di luce propria trasformando, attraverso reazioni di fusione nucleare, l’idrogeno in elio e sviluppando energia sotto forma di calore e di luce. La formazione di una stella ha inizio quando la nube inizia a collassare sotto la sua stessa gravità: il graduale collasso della nube porta alla formazione di densi agglomerati di gas e polveri, noti come globuli di Bok, al cui interno si forma la protostella; se la protostella non raggiunge la massa sufficiente per iniziare la fusione nucleare si trasforma in una nana bruna altrimenti inizia la fase “adulta” delle stelle (chiamata sequenza principale), ossia il periodo in cui iniziano le reazioni di fusione nucleare e l’idrogeno viene convertito in elio.
La durata della sequenza principale dipende dalla massa iniziale e dalla luminosità delle stelle: quelle più massicce consumano il proprio “combustibile nucleare” piuttosto velocemente ed hanno una vita decisamente più breve (qualche decina o centinaio di milioni di anni); quelle più piccole invece bruciano l’idrogeno del nucleo molto lentamente ed hanno un’esistenza molto più lunga (decine o centinaia di miliardi di anni). La sequenza principale termina non appena l’idrogeno, contenuto nel nucleo della stella, è stato completamente convertito in elio dalla fusione nucleare; la successiva evoluzione della stella segue vie diverse a seconda della massa dell’oggetto celeste.
Evoluzione Stellare
Evoluzione stellare
- Stelle con la massa inferiore a metà di quelle del Sole (chiamate nane rosse): dopo aver convertito tutto l’idrogeno in elio, si contraggono gradualmente, diminuiscono di luminosità ed evolvono in nane bianche costituite prevalentemente da elio. Queste si dovrebbero spegnersi trasformandosi in nane nere, tuttavia, poiché la durata della sequenza principale per una stella di questo tipo è stata stimata sugli 80 miliardi di anni e l’universo ha un’età di “solo” 13,7 miliardi di anni, nessuna nana rossa ha mai avuto il tempo di trasformarsi in nana nera.
- Stelle con la massa compresa tra 0,5 ed 8 masse solari: alla fine della fase adulta, il nucleo subisce un collasso gravitazionale, incrementando la propria temperatura, mentre gli strati più esterni, si espandono e si raffreddano, assumendo di conseguenza una colorazione tendente al rosso. A questo punto la stella si trasforma in una fredda ma brillante gigante rossa con un nucleo inerte di elio e un guscio in cui prosegue la fusione dell’idrogeno e permane in questa fase per circa un miliardo di anni. Quando il nucleo raggiunge la massa sufficiente, una complessa serie di contrazioni e collassi gravitazionali provoca un forte innalzamento della temperatura nucleare sino ad oltre 100 milioni di kelvin, l’elio fonde in carbonio e ossigeno e si forma una nebulosa planetaria al cui centro rimane un nucleo di materia, la nana bianca con una temperatura di 100 -200 milioni di kelvin che si raffredderà trasformandosi, anche lei, in una nana nera. Come è stato detto precedentemente, si tratta di un modello teorico, poiché sino ad ora non è stata ancora osservata alcuna nana nera perchè gli astronomi ritengono che il tempo previsto perché una nana bianca si raffreddi del tutto sia di gran lunga superiore all’attuale età dell’Universo.
- Stelle con la massa superiore a 8 masse solari: quando termina il processo di fusione dell’idrogeno in elio ed inizia la conversione di quest’ultimo in carbonio, le stelle si espandono raggiungendo lo stadio di supergigante rossa. Continua il collasso del nucleo fino ad una grande esplosione della stella in una brillantissima supernova che spesso ha una luminosità tale da superare, anche se per breve tempo, la luminosità complessiva dell’intera galassia che la ospita. Le supernovae esplose in epoca storica nella Via Lattea furono osservate ad occhio nudo dagli uomini, che le ritenevano erroneamente delle “nuove stelle” (da cui il termine nova utilizzato inizialmente per designarle) che comparivano in regioni del cielo dove prima non sembravano essercene come la Nebulosa del Granchio, il resto della supernova SN 1054 esplosa il 4 luglio 1054 nella costellazione del Toro. A questo punto se la massa è minore di 3,8 masse solari si forma una stella di neutroni, se, invece, la massa è superiore a 3,8 masse solari si origina un buco nero, una regione dalla quale non può uscire né materia né energia.
