Il ciclo di vita del Sole

soleIn termini astronomici parlare di evoluzione delle stelle non significa parlarne negli stessi termini in cui ci riferiamo – per esempio – all’evoluzione della specie. In biologia l’evoluzione indica un cambiamento, una progressione verso l’adattamento, in astronomia per evoluzione gli astrofisici intendono il ciclo di vita di un astro, quindi in questo caso: nascita, vita e morte di una stella. Le stelle si formano a partire da nubi di gas e polvere nello spazio vuoto, che si contraggono per effetto della gravità, subendo un riscaldamento che aumenta di livello fino a quando esso raggiunge temperature tali da innescare reazioni di fusione nucleare al loro centro. Si ha così la prima enucleazione della stella. La fusione nucleare genera a sua volta calore, producendo un moto di pressione che si irradio all’esterno e che si oppone a un ulteriore collasso, finché c’è materiale nucleare da bruciare. In pratica le stelle che vediamo, come il nostro sole, sono il frutto di un delicato equilibrio tra pressione e gravità, equilibrio che si mantiene apparentemente stabile fino a quando rimangono disponibili atomi di idrogeno da trasformare in elio. Tutte le stelle che stanno nascendo in questo momento presentano la stessa composizione di materie prima. Hanno una massa composta al 75% da idrogeno e il rimanente è formato da elio, i due gas più semplici e più leggeri. Sono veramente poche le tracce di elementi pesanti.

Una stella nella sequenza principale

La nostra vita è troppo breve per assistere a un ciclo di vita intero di una stella, nemmeno la nostra civiltà copre lo spazio di esistenza di una normale stella. Tuttavia gli astronomi sono riusciti a classificare le varie fasi della vita delle stelle grazie all’osservazione diretta attraverso strumenti sempre più potenti, in grado di inferire con esattezza la composizione chimica delle stesse. Si è fatto un procedimento simile a quello di ricostruzione della vita di un albero attraverso la conta degli anelli. Confrontando queste osservazioni con i modelli teorici e matematici è stato possibile realizzare un Modello di vita stellare che ben si incastra nel Modello Standard sulla materia e la formazione dell’universo. Ne risulta da ciò che nello specifico, il nostro Sole appartiene alla categoria delle stelle in sequenza principale. È nella fase di piena maturità nella quale ancora sta bruciando la materia semplice e lo farà ancora per più o meno lo stesso periodo. Nel corso della sua permanenza in questa fase di sequenza principale, una stella come il Sole diventa man mano più calda, in risposta alla trasformazione del suo nucleo, che diventa sempre più di elio e non di idrogeno. Questo mutamento non è così vistoso, in quanto è dell’ordine del 20% in 4 miliardi di anni, ma interessa molto a quegli scienziati che indagano sulla formazione della terra, degli oceani e dell’atmosfera, che di fatto sono dipesi dalle condizioni del Sole.

Quanto conta la massa nella vita di una stella

Il Sole può generare tanto calore in quanto avviene una reazione di fusione protone-protone a una determinata massa. Se la temperatura interna supera i 16 milioni di K, al ciclo dell’idrogeno si sostituisce quello del carbonio. Quando la stella consuma tutto l’idrogeno nella sua regione centrale la situazione invece cambia radicalmente e in modo visibile. Maggiore è la massa, minore sarà la vita all’interno della sequenza principale, con conseguenze catastrofiche. Quando ha consumato tutto l’idrogeno, la stella comincia a contrarsi e diventare più calda al suo interno, a causa della liberazione di energia gravitazionale. Questa energia dovuta in pratica al fatto che stavolta è l’idrogeno esterno a essere trasformato in elio, fa espandere notevolmente la stella. Se essa ha una massa sufficientemente grande si innesca il ciclo del carbonio. Se la massa è due volte quella del Sole, inizia la combustione dell’elio in elementi più pesanti, seguendo il percorso della tavola degli elementi. Una volta raggiunta la temperatura critica l’astro raggiunge le dimensioni di una gigante rossa come Betelgeuse, nella quale un equilibrio fortemente instabile viene raggiunto. Quando avverrà col nostro Sole esso ingoierà Mercurio e minaccerà la Terra, che comunque avrà cessato di esistere per come la conosciamo, con la vita estinta fin dal momento in cui le condizioni del Sole sono fortemente mutate.

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