La vita di una stella – parte 2

Dopo aver esaurito l’idrogeno (leggi la prima parte), nel caldo cuore della stella non rimangono che nuclei di elio e null’altro. La temperatura supera i cento milioni di gradi, un inferno. Più caldo dell’inferno.

Due nuclei di elio-4, formati quindi da 2 protoni e 2 neutroni, si urtano con violenza generando un atomo di berillio-8, che a causa della sua alta instabilità decadrà all’istante (circa 2,6 decimilionesimi di secondo) per tornare alla situazione originale: l’elio, purtroppo, è molto poco socievole. Ma la fisica riuscirà a meravigliarci di nuovo, e se nel medesimo istante dell’urto tra i due atomi di elio se ne avvicinerà un terzo, ecco che si verrà a creare un elemento stabile: il carbonio-12. Questa reazione prende il nome di processo triplo alfa.

Sopra: schema del processo triplo alfa

La massa dei tre nuclei di elio corrisponde esattamente alla massa di uno stato eccitato di carbonio. Senza questa coincidenza il carbonio non sarebbe mai nato, e senza di esso neanche la vita. Ebbene si, la vita è un sinistro fortuito! L’energia liberata da questa reazione condiziona il comportamento dell’intera stella. La sua atmosfera si espande smisuratamente e cambia di colore. Un bel rosso. La causa di questo processo la si può trovare nella variazione della composizione chimica fra il centro (Elio,Carbonio) e la superficie (Idrogeno).

La stella diventa così una gigante rossa, come Aldebaran nel Toro o Antares nello Scorpione. Nei milioni di anni seguenti il nucleo della stella si riempirà di nuclei di carbonio, e sarà il grande protagonista dell’evoluzione chimica e biologica. Nel cuore della gigante rossa i nuclei di carbonio si combinano con nuclei di elio per generare ossigeno. Ecco il luogo di origine della fecondità cosmica. Gli episodi di contrazione subiti finora dalla stella hanno riscaldato la sua parte centrale, ma in misura minore anche i suoi strati esterni. La fusione dell’idrogeno si propaga ora in queste regioni periferiche.

Nel suo centro l’elio si trasforma in carbonio e ossigeno, mentre negli strati superiori si ha la trasformazione di idrogeno in elio che milioni di anni prima avveniva nel cuore della stella. Ancora più verso l’esterno non muta nulla, non vi sono le temperature necessarie per l’innesco di reazioni nucleari. Come in un forno la temperatura non è uniforme, ed i vari prodotti vengono disposti in modo da ricevere ciascuno il giusto calore, proprio come farebbe un panettiere con le sue crostate, il suo pane e le sue meringhe.

La situazione rimarrà tale fino a che la stella non esaurirà l’elio nel suo nucleo…