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Cosa sono le Stelle?
“Le stelle sono tante, milioni di milioni…” così recitava un famoso spot pubblicitario, e soprattutto una meravigliosa canzone di Francesco De Gregori. In realtà sarebbe più corretto dire “miliardi di miliardi”! Tutti le ammiriamo, le cantiamo e decantiamo… Ma cosa sono?
Senza dover entrare in dettagli troppo tecnici, possiamo dire che una stella è un agglomerato di materia talmente massiccio da non poter più sostenere il suo peso. Schiacciata sotto il suo stesso peso, la materia inizia a collassare su sé stessa, finché le particelle che la compongono (nuclei atomici) si compenetrano, fondendosi insieme. Questa fusione nucleare rilascia energia, e pone fine al collasso, riportando l’oggetto in equilibrio.
Non tutti gli agglomerati di materia però possono ambire a diventare stelle. Se la massa non è sufficiente, infatti, la pressione che la materia esercita su sé stessa non sarà abbastanza forte, e il corpo celeste si stabilizzerà senza problemi, sotto forma di pianeta, asteroide ecc.
Per diventare una stella, è necessario accaparrarsi una massa di almeno circa 0.08 masse solari. C’è chi si avvicina alla meta senza raggiungerla. Giove, ad esempio, è composto prevalentemente da idrogeno ed elio, gli ingredienti base di una stella, tuttavia non è riuscito ad accrescersi sufficientemente per accendersi, avendo una massa di circa 0.001 volte masse solari.
Qualcuno definisce Giove una “stella mancata”, espressione un pochino dispregiativa, che non deve portarci a conclusioni errate. Un pianeta non vale meno di una stella. Tutti hanno – abbiamo – un ruolo nell’Universo, grandi o piccoli, abbaglianti o opachi. Non tutti dobbiamo diventare stelle. Se Giove non fosse come è, ad esempio, il fato del Sistema Solare sarebbe stato ben diverso. Quindi, meglio così per noi!
L’importanza delle Stelle
Il messaggio che cercheremo di trasmettere con i paragrafi che seguono è l’importanza fondamentale e imprescindibile che questi poderosi, veementi corpi celesti hanno per l’Universo. Per comprenderla, non è necessario capire in dettaglio i processi chimici e fisici che le fanno funzionare. I concetti base sono accessibili a tutti, e sarebbe bello che tutti, anche le persone più estranee al mondo della scienza, li conoscessero. Le stelle non sono entità lontane, fatte solo per essere ammirate e sognare un po’. Anche questo, certo, ma Sono anche, concretamente, parte di noi.
Possiamo pensare alle stelle come a delle efficientissime fabbriche, regolate da sistemi ben precisi e infallibili, funzionanti grazie alla fusione nucleare. Presentiamo i prodotti principali del loro catalogo e valutiamo se siano di interesse:
Luce
Le stelle, si sa, brillano. Ciò accade perché ogni volta che due nuclei atomici di qualsiasi tipo si fondono, vengono emessi fotoni. Il continuo processo di fusione nucleare in atto al centro delle stelle fa sì che l’astro emetta una enorme quantità di fotoni, i quali, dopo un lungo viaggio per raggiungere la superficie, si irradiano nello spazio, regalando luminosità all’Universo.
La luce delle stelle permette all’uomo di orientarsi, di conoscere cosa lo circonda e di studiare il Cosmo lontano, nel tempo e nello spazio. La luce di una stella può inoltre consentire lo sviluppo di vita su un pianeta che la orbiti alla giusta distanza. Almeno in un caso, questo è successo!
Elementi chimici
Osserviamo gli oggetti che ci circondano. Non dobbiamo andare lontano, basta considerare le cose che si trovano vicino a noi ora, mentre leggiamo queste righe. Di cosa sono fatti gli oggetti che vediamo? C’è una matita con la mina in grafite (carbonio); una sedia, con le gambe di ferro e il sedile di legno, le lampadine che contengono Neon, Mercurio e Fosforo, la TV piena di transistor e microchip contenenti Silicio, Germanio, Arsenico, Antimonio… Tutta questa varietà di elementi da dove viene?
Non abbiamo detto che il Big Bang creò solo idrogeno ed elio? È vero. Infatti, come abbiamo già accennato, tutti gli altri elementi che esistono sulla Terra e ovunque nel Cosmo possono essere stati creati solo in un modo: in una efficientissima meravigliosa fabbrica stellare. E qui ci riallacciamo ai concetti già espressi in capitoli precedenti di questa fantastica storia (capitolo 2 e capitolo 7), che non ci stancheremo mai di ripetere: le differenze abissali tra gli elementi chimici dipendono solo dal numero di protoni e neutroni contenuti nel relativo nucleo atomico. Così il nucleo di ossigeno, il gas che respiriamo e che compone le molecole d’acqua, contiene 8 protoni e 8 neutroni. Il nucleo di ferro, l’elemento che compone i ponti e i grattacieli, contiene 26 protoni e 30 neutroni. Numeri diversi, ma stesse particelle!
Fondendo insieme nuclei atomici dello stesso elemento, le stelle creano quindi nuclei più pesanti, vale a dire nuclei di un nuovo elemento con un numero maggiore di protoni e neutroni. Il tipo di elementi che possono essere prodotti varia a seconda delle caratteristiche della fabbrica/stella, come vedremo nei prossimi capitoli.
Calore
Le stelle sono corpi celesti incandescenti. La loro temperatura superficiale dipende dalla massa, tuttavia si parla di migliaia di gradi. Il sole, che è una stella nemmeno tanto grande, può bruciare la nostra pelle se non prestiamo attenzione. E noi siamo a quasi 150 milioni di km da lui! Il calore è un dono raro nell’Universo. Nonostante esistano centinaia di miliardi di galassie, ognuna contenente centinaia di miliardi di stelle, la temperatura media del Cosmo è prossima allo 0 assoluto (circa 3 K, come abbiamo visto parlando della radiazione cosmica di fondo). I pianeti che si trovano alla distanza giusta da una stella possono godere di un clima temperato, che può consentire lo sviluppo della vita.
Crediamo che quanto detto basti a far comprendere la cruciale importanza delle stelle. Esse producono luce, calore, e seminano il Cosmo con elementi chimici di ogni tipo. E poi certo, sono anche belle… Cosa possiamo chiedere di più?
Fabbriche diverse
Tutte le stelle si formano tramite lo stesso meccanismo e tutte si alimentano fondendo nuclei atomici. Ciò che determina il loro destino è essenzialmente la loro massa iniziale. La massa di una stella può variare da meno di un decimo di quella del Sole fino a 150 e più masse solari. Ciò ci dice che il nostro Sole è una stella piuttosto piccola (precisamente, una nana gialla). La massa stellare iniziale è fondamentale perché stabilisce la velocità con cui avviene il processo di fusione, gli elementi chimici che la stella saprà produrre, e le trasformazioni che l’astro attraverserà fino all’ultima fase della vita.
Nei prossimi Capitoli narreremo schematicamente il ciclo di vita delle stelle in base alla massa. Introdurremo termini molto comuni, di cui però non tutti conoscono il significato, come supernova, nana bianca, stella di neutroni e buco nero. Non ultimo, sottolineeremo che la fine, o la morte, di una stella non è un avvenimento triste, ma al contrario è un evento che consente la vita stessa.
Ma a prescindere dalla tipologia e dal diverso destino, teniamo presente che tutte le stelle forniscono all’Universo un contributo inestimabile e imprescindibile.
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