FIGLI DELLE STELLE

Carissimi amici ciechi ed ipovedenti,
Questa pillola la dedichiamo alle vere protagoniste del cielo: le stelle.

Cerchiamo di conoscerle da vicino e sia pure in modo succinto, vediamo come nascono, vivono, muoiono e soprattutto, cosa producono.

Scopriremo che siamo davvero figli delle stelle, proprio come diceva una vecchia canzone.

Partiamo dall’inizio, cioè dal Big Bang, quasi 14 miliardi di anni fa.

Un attimo in cui un puntino infinitamente piccolo ed infinitamente denso è esploso dando origine a tutto ciò che oggi esiste: il tempo, lo spazio e la materia.

Non esiste un “prima” del Big Bang ma solo un “dopo”, prima il tempo non c’era.

Da allora scorre inesorabile senza mai fermarsi e così sarà fino alla fine dell’universo.

Anche lo spazio è nato in quel momento e continua a crescere come abbiamo accennato nella pillola di dicembre.

La materia che è nata dal Big Bang era solo idrogeno con circa un terzo di elio.

Tutto l’universo consisteva solo in questi due gas.

Poi che cosa è successo?

La forza di gravità c’è dove c’è massa, quindi c’era anche allora e… un atomo attira l’altro, due ne attirano un terzo, in tre la forza aumenta e così via fino ad avere immense quantità di gas -cioè le nebulose- che aumentando sempre più le loro dimensioni e la loro massa causano pressioni estreme sugli atomi che si trovano all’interno con un grande aumento anche della temperatura.

Quando questa temperatura raggiunge almeno 14 milioni di gradi inizia la fusione dei nuclei di idrogeno: in questo momento ed in questo modo nasce una stella.

Una nebulosa troppo piccola non ha sufficiente massa per generare una temperatura così alta e perciò non può generare una normale stella ma genera una quasi-stella, cioè una Nana Bruna: un corpo caldo che non genera energia nucleare, per questo non consumerà il suo contenuto e vivrà così fino alla fine dei tempi.

Se la nebulosa di partenza ha una massa più… robusta nascerà una stella come il Sole, che non ha una grande massa e per questo vivrà molto a lungo, circa 10 miliardi di anni: tutto il tempo necessario per generare la vita.

Più è grossa la stella e più breve sarà la sua vita, molto più breve.

Vediamo come funziona una stella.

La fusione nucleare dell’idrogeno crea una potenza esplodente enorme all’interno della stella, ma questa potenza viene controbilanciata, dalla grande massa del gas sovrastante che con il suo peso tende a cadere gravitazionalmente sul nucleo e si stabilizza quando la forza di espansione è uguale alla forza-peso.

Queste due forze perfettamente uguali e contrarie in ogni direzione, sono l’unica causa della sfericità delle stelle e del Sole.

In breve, una stella è come una enorme pentola a pressione, dove il fuoco che crea il calore sta all’interno e l’acciaio della pentola è rappresentato dalla massa gravitazionale del gas che sta tutt’intorno.

In questo perfetto equilibrio una stella media come il Sole permane finché ha idrogeno da fondere, cioè molti miliardi di anni.

Questa fusione dell’idrogeno oltre a produrre calore e luce soprattutto genera elio che servirà per alimentare la fusione quando sarà finito l’idrogeno.

Ma per fondere l’elio non bastano 14 milioni di gradi, ce ne vogliono 100 ed il Sole riuscirà a fare questo grazie alla sua massa che si contrarrà aumentando la temperatura del nucleo.

Per fare questo…”cambio di marcia” la stella-Sole deve passare attraverso una fase di espansione che la fa diventare una Gigante Rossa.

Talmente gigante che la sua parte più estrema arriverà a lambire la Terra arroventandola.

La fusione dell’elio genererà il carbonio e per fondere il carbonio ci vorranno 250 milioni di gradi che una stella media come il Sole non riuscirà a portare a termine.

A quel punto saranno trascorsi 10 miliardi di anni e la vita del Sole terminerà spegnendosi.

Tutta la massa comprimerà il nucleo fino a farlo diventare piccolo come la Terra e quella sarà la fine del Sole: una Nana Bianca.

Una stella più grossa del Sole, invece, continua a vivere generando e fondendo via via tutti i prodotti delle fusioni successive e vivendo una fase di gigante rossa ad ogni nuova fusione.

Le stelle più grosse arrivano a generare 26 elementi dove l’ultimo è il ferro.

Nessuna stella ne può generare di più. Di meno si, ma di più no.

Ma noi sappiamo che gli elementi presenti in natura non sono 26 ma 92, chi genera gli altri elementi?

E’ sempre la stessa stella: oltre ai 26 generati durante la sua vita genera gli altri 66 nell’attimo della sua morte: esplodendo (poi vedremo perché esplode una stella).

In quel momento si creano temperatura e pressione inimmaginabili, in quell’attimo (che può durare anche ore, giorni o mesi) vengono generati gli altri elementi e tutti e 92 vengono sparati nell’universo dove andranno ad arricchire stelle e nebulose che prima o poi potranno dar luogo alla vita (Come dire che… anche nell’universo c’è il…..riciclo degli elementi).

Alla nostra nebulosa, nei 9 miliardi di anni precedenti alla nascita del Sole, è successo proprio questo.

Gli atomi arrivati dall’esterno, essendo più pesanti dell’idrogeno sono andati a fondo, cioè verso il centro e quando la nebulosa è collassata, con la sua rotazione ha cominciato a generare i pianeti, questi sono risultati tanto più ricchi di atomi pesanti quanto più erano vicini al nucleo (il Sole).

Ecco perché Mercurio, Venere, Terra e Marte sono costituiti da atomi pesanti e sono ricchi di ferro mentre gli altri, più lontani, sono privi di ferro e ricchi di gas.

Quindi possiamo dire che se le stelle non avessero avuto la caratteristica di esplodere non sarebbero mai stati generati tutti gli elementi presenti nella nostra vita e nel nostro universo.

Ma quali sono le stelle che esplodono? Quando? E perché?

Esplodono solo le stelle di grande massa, molto più pesanti del Sole, il Sole non esploderà mai, è troppo “leggero”, ha poca massa e quindi genererà pochissimi elementi.

Abbiamo detto che in ogni stella agiscono due forze uguali e contrarie: dall’interno verso l’esterno c’è la forza esplodente causata dall’enorme quantità di energia nucleare e dall’esterno verso l’interno c’è la forza gravitazionale dovuta alla grande massa di gas che preme sul nucleo, da ogni parte.

Finché queste forze sono uguali la stella è stabile ma se una delle due diminuisce, prevale l’altra.

Quella che diminuisce, anzi sparisce del tutto, è l’energia nucleare quando non ci sono più elementi da bruciare e quindi la fornace si spegne.

A questo punto tutta l’enorme massa sovrastante il nucleo precipita verso il centro in modo catastrofico con un’implosione e poi un’esplosione in cui si generano energie spaventosamente grandi, capaci di produrre, quasi istantaneamente, tutti quegli elementi che la stella non ha prodotto durante la sua vita.

La luminosità della stella durante l’esplosione aumenta vertiginosamente tanto da renderla visibile anche in pieno giorno quando, prima, per l’enorme distanza, non era visibile neanche di notte.

Da qui il nome di STELLA NOVA o SUPERNOVA dato dagli antichi per indicare una stella luminosa mai vista prima.

Ciò che rimane dopo una tale esplosione è un nucleo piccolissimo ma densissimo, con una gravità talmente alta e concentrata che può arrivare anche ad attirare su se stesso tutta la sua stessa luce.

Ciò significa che nessuno potrà mai vedere questo nucleo, residuo di supernova, che per questo motivo viene chiamato Buco Nero di natura stellare, per distinguerlo da altre tipologie di buchi neri.

Allora come fanno gli scienziati a dire: in quel punto dello spazio c’è un buco nero, se nessuno lo può vedere?

Un buco nero non può essere visto direttamente ma si può dedurne l’esistenza, indirettamente, osservando il comportamento dei corpi vicini.

Facciamo un esempio: il Sole ha il diametro attuale di circa 1,4 milioni di km.

Se, per assurdo, fosse possibile comprimerlo fino a farlo diventare una pallina di 6 km di diametro sempre mantenendo la stessa massa attuale, diventerebbe un buco nero.

I pianeti non riceverebbero più luce, la vita sulla Terra scomparirebbe, ma le loro orbite non subirebbero nessuna modifica, sotto il profilo dinamico i pianeti non si accorgerebbero di nulla perché il centro di gravità rimarrebbe invariato, esattamente dove è ora, con la stessa massa.

Ad un eventuale osservatore esterno, un tale sistema solare apparirebbe con tanti pianeti che girano da soli, intorno a nulla, il ché si sa, è impossibile fisicamente, per natura: dove c’è un corpo che orbita ci deve essere un centro di gravità.

Con le leggi di Keplero e di Newton gli scienziati, osservando il corpo orbitante possono dedurre la massa del centro di gravità anche se non si vede.

Queste le notizie, un po’ in generale, sulla vita delle stelle.

Con la prossima pillola parleremo delle nostre stelle indicandole con nome… e….cognome: distanze, luminosità, colori, temperature, età, dimensioni, massa, costellazioni di appartenenza, Zodiaco ed anche qualche piccola nota di mitologia che piace tanto ai… bambini di ogni età.

A tutti voi un caro saluto ed un abbraccio,

Andrea Miccoli.