Seguimi sui social
Profilo LinkedIn Profilo Facebook Profilo Twitter Profilo Google+
Home > Archivio > Home Universo > Archivio Universo > Evoluzione stellare

Evoluzione stellare

Dalla nebulosa al buco nero

Autore: Andrea Pacchiarotti
Website: www.andreapacchiarotti.it
Ultimo aggiornamento: Novembre 2016

La stella nasce dall'addensamento di una gigantesca nube di gas e polveri (nebulosa), per effetto della contrazione gravitazionale. Quando tali nuclei divengono sufficientemente densi e caldi, vengono chiamati protostelle.

Mentre la contrazione gravitazionale prosegue, sale la temperatura; quando nella zona interna si raggiungono i 10 milioni di gradi, iniziano le reazioni nucleari che trasformano l’idrogeno e il deuterio in elio, producendo enormi quantità di energia nucleare, irradiata nello spazio sotto forma di luce e calore, tale energia va a bilanciare la spinta centripeta dell’attrazione gravitazionale, facendo arrestare la contrazione, la protostella diviene una stella ed entra così in una fase di stabilità.

Quando l'idrogeno del nucleo comincia a scarseggiare, il rilascio di energia si riduce e non riesce più a bilanciare la spinta centripeta dell’attrazione gravitazionale, il nucleo così aumenta di densità e temperatura; ciò innesca una serie di reazioni che bruciano elio producendo carbonio facendo sì che gli strati più esterni comincino a dilatarsi. La stella entra nella fase di gigante rossa ed il suo raggio può aumentare fino a mille volte rispetto a quello iniziale, mentre gli strati più esterni si assestano intorno a una temperatura di 3-4000 °C che origina una radiazione rossa, da cui il colore di queste stelle come ad esempio Betelgeuse, nella costellazione di Orione.

Betelgeuse, nella costellazione di Orione

Una volta esaurito tutto il combustibile e quindi terminate le reazioni nucleari al suo interno, la stella assumerà caratteristiche future che dipendono sostanzialmente dalla sua massa iniziale.

Se questa ha le dimensioni del Sole la gigante rossa si contrae in una nana bianca che irradia nello spazio l’energia sviluppata nella contrazione e quindi continua a risplendere. Il materiale di cui è composta raggiunge densità di circa una tonnellata per centimetro cubo: la stella non collassa sotto il proprio peso per la repulsione reciproca tra gli elettroni. Per il valore di massa di Chandrasekhar le nane bianche non possono avere massa superiore a 1,4 volte quella del Sole, altrimenti la gravità avrebbe il sopravvento sulla repulsione fra elettroni, rendendo la stella instabile.  Tra i numerosi sistemi di stelle doppie composti da una stella normale e da una nana bianca, Sirio (la stella che più brilla di notte) forma un sistema con la nana bianca Sirio B.

Sirio forma un sistema con la nana bianca Sirio B

Dato l’assenza di reazioni nucleari le nane si raffreddano fino allo zero assoluto divenendo in decine di miliardi di anni nane nere. Dato che l’età dell’universo è di circa 14 miliardi di anni, nessuna stella ha avuto il tempo di raggiungere tale stadio.

Se la stella ha invece una massa iniziale anche solo una volta e mezza quella del Sole, ancora durante lo stadio di gigante rossa, comincia ad espellere grandi quantità di materia, che costituisce una nube di gas e polveri a forma di anello intorno al nucleo stellare, chiamata nebulosa planetaria, come la M57, successivamente si contrae e diventa una nana bianca.

Nebulosa anello M57

Se infine la massa iniziale della stella è più di tre volte quella del Sole, una volta superato lo stadio di giganti rosse ed esaurito tutto l'idrogeno a disposizione, entra in una seconda fase espansiva che origina una supergigante la quale successivamente esplode in una nova o supernova.
Nella nova c’è un improvviso aumento della luminosità seguito da un lento indebolimento che non altera in modo permanente le sue caratteristiche fisiche. Nella supernova l’esplosione distrugge o altera irreversibilmente la stella progenitrice. Le supernovae sono rare e contribuiscono significativamente all’apporto di materia interstellare dalla quale si formano nuove stelle, mentre le novae sono più frequenti.

A seconda della massa del residuo della supernova si otterrà:
- una stella di neutroni  in cui gli atomi della stella, sottoposti ad un’enorme forza di attrazione gravitazionale reciproca, si contraggono fino alla compenetrazione degli elettroni nei protoni risultando alla fine costituita, per interazione debole, solo da neutroni.

La prima osservazione diretta di una stella a neutroni, RX J185635-3754

La pulsar è un particolare tipo di stelle di neutroni in rapida rotazione intorno al proprio asse che emette impulsi radio regolari, come quella che si trova al centro della nebulosa del Granchio; entrambe – pulsar e nebulosa – sono quanto resta della supernova del 1054 annotata dagli astronomi cinesi. Tale pulsar ruota su se stessa 33 volte al secondo ed emette fasci di elettroni con una velocità quasi pari a quella della luce. Una pulsar ha massa confrontabile con quella del Sole, ma concentrata in soli 20 km di diametro.

Pulsar nella nebulosa del Granchio

- un buco nero se la massa della stella è maggiore di quella che ha generato una stella di neutroni. Un buco nero ha una grande massa concentrata in uno spazio ristrettissimo con un campo gravitazionale tanto forte da attirare a sé tutta la materia circostante, da trattenere la luce e da comprimere la materia al suo interno in uno stato a densità pressoché infinita.
Il cosiddetto orizzonte degli eventi è il limite attraverso il quale la luce può entrare ma non uscire dal buco nero. Si può calcolare che un ipotetico buco nero della massa del Sole avrebbe un raggio pari a 3 km (il Sole ha un raggio di circa 700.000 km).
Secondo la relatività generale, in prossimità di un buco nero il tempo rallenta man mano che ci si avvicina dall’esterno all’orizzonte degli eventi e si ferma sull’orizzonte stesso.
Poiché i buchi neri non emettono radiazioni, possono essere osservati in modo indiretto, attraverso gli effetti gravitazionali che producono nello spazio circostante. Se ne ipotizza uno in corrispondenza della sorgente di raggi X Cygnus X-1 osservabile nella costellazione del Cigno, ma pare che tante galassie abbiano al loro interno un buco nero, compresa la nostra Via Lattea.

Una rappresentazione artistica del sistema con i getti relativistici che si dipartono dal buco nero

Per restare aggiornato sulla pubblicazione di nuovi articoli iscriviti gratuitamente alla newsletter

Se invece vuoi condividere questo articolo nella tua Rete sociale, puoi utilizzare i bottoni qui sotto: