Che cosa sono le stelle?

Che cos'è una stella?

Una stella è un'enorme sfera di gas, soprattutto idrogeno ed elio, tenuta insieme dalla propria gravità. La gravità comprime il gas verso l'interno, e il centro diventa così caldo e denso che gli atomi iniziano a fondersi.

Questo processo si chiama fusione nucleare: quattro nuclei di idrogeno si uniscono, passo dopo passo, in un nucleo di elio. Nel processo una minuscola quantità di massa scompare e si trasforma in moltissima energia, come descrive la formula di Einstein E = mc².

Quell'energia spinge verso l'esterno e bilancia l'attrazione della gravità. Finché la stella ha combustibile, queste due forze restano in equilibrio e la stella brilla per milioni o miliardi di anni.

Il Sole, la nostra stella tipica

Il Sole è l'unica stella che possiamo studiare da vicino, e si rivela piuttosto nella media. È una stella di sequenza principale bianco-gialla di tipo G, con circa 4,6 miliardi di anni e più o meno a metà della sua vita stabile.

Il suo nucleo raggiunge circa 15 milioni di °C (circa 15 milioni di K), mentre la superficie visibile è a circa 5.500 °C. Ogni secondo converte in energia circa 4 milioni di tonnellate di materia.

Molte stelle sono molto più piccole e deboli del Sole, e alcune molto più grandi. In effetti, la maggior parte delle stelle della nostra galassia sono nane rosse, troppo deboli per essere viste senza telescopio.

Colori e temperature

Guarda con attenzione il cielo notturno e noterai che le stelle non sono tutte bianche. Alcune sono bluastre, altre gialle, altre arancioni o rosse. Il colore è un termometro: gli oggetti più caldi brillano di blu, quelli più freddi di rosso, proprio come un pezzo di metallo riscaldato.

Gli astronomi classificano le stelle in tipi spettrali con le lettere O, B, A, F, G, K e M, dalla più calda alla più fredda. Le stelle O sono blu e possono superare i 28.000 °C (circa 30.000 K o più). Le stelle M sono rosse e si aggirano tra circa 2.200 e 3.300 °C. Il Sole, una stella G, sta nel mezzo.

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Luminosità e distanza

Una stella che appare brillante può essere davvero potente, oppure semplicemente vicina. Gli astronomi tengono distinte le due cose con due concetti. La magnitudine apparente indica quanto una stella appare luminosa dalla Terra. La magnitudine assoluta indica quanto apparirebbe luminosa da una distanza standard di circa 32,6 anni luce.

La scala delle magnitudini va al contrario: numeri più piccoli indicano stelle più brillanti. Una differenza di 5 magnitudini corrisponde a un fattore 100 in luminosità. Le stelle più deboli visibili da un luogo buio sono attorno alla magnitudine 6, mentre Sirio brilla a −1,46.

Le distanze sono così grandi che i chilometri diventano scomodi. Un anno luce è la distanza che la luce percorre in un anno, circa 9.460 miliardi di km. Quando guardi una stella a 500 anni luce, vedi luce partita da lì 500 anni fa.

Come vivono e muoiono le stelle

Le stelle nascono all'interno delle nebulose, nubi fredde di gas e polvere. Un grumo denso collassa per effetto della gravità, si riscalda e innesca la fusione. La nuova stella si stabilizza poi sulla sequenza principale, la lunga fase tranquilla in cui fonde idrogeno. Il Sole si trova lì adesso.

Quando una stella simile al Sole esaurisce l'idrogeno nel nucleo, i suoi strati esterni si gonfiano e si raffreddano, e diventa una gigante rossa. In seguito espelle dolcemente quegli strati nello spazio formando un guscio luminoso chiamato nebulosa planetaria. Ciò che resta è una nana bianca: un nucleo caldo grande circa come la Terra, che si raffredda lentamente nel corso di miliardi di anni.

Le stelle nate con più di circa otto volte la massa del Sole vivono in fretta e muoiono in modo violento. Dopo aver fuso elementi sempre più pesanti, il loro nucleo collassa in una frazione di secondo e la stella esplode come supernova. Il nucleo rimasto diventa una stella di neutroni, una sfera grande quanto una città e più densa di un nucleo atomico, oppure, per le stelle più pesanti, un buco nero.

Le supernove disperdono nello spazio elementi come ossigeno, calcio e ferro. Quegli atomi finiscono poi in nuove stelle, pianeti e persone.

Perché le stelle scintillano?

Le stelle in sé non tremolano. Lo scintillio viene dall'atmosfera terrestre, dove sacche d'aria calda e fredda deviano la luce stellare in modo leggermente diverso da un istante all'altro.

Poiché le stelle sono così lontane, appaiono come minuscoli punti, quindi questi piccoli spostamenti le fanno danzare e cambiare colore. I pianeti appaiono invece come piccoli dischi e l'effetto si compensa, ed è per questo che di solito brillano in modo più costante. Lo scintillio è più forte vicino all'orizzonte, dove la luce attraversa più aria.

Stelle notevoli da trovare

Sirio, nel Cane Maggiore, è la stella più brillante del cielo notturno. Cercala in basso a sinistra rispetto alla Cintura di Orione nelle sere d'inverno. Dista circa 8,6 anni luce.

Betelgeuse segna la spalla di Orione e brilla di un netto rosso-arancio. È una supergigante rossa, una stella massiccia vicina alla fine della sua vita, a circa 550 anni luce, e si prevede che esploda come supernova entro i prossimi 100.000 anni circa.

Vega, nella Lira, è una splendida stella bianco-azzurra alta sopra la testa nelle sere d'estate nell'emisfero boreale, a circa 25 anni luce.

Polaris, la Stella Polare, non è particolarmente brillante, ma resta quasi immobile sopra il Polo Nord mentre il cielo le ruota attorno. La trovi seguendo le due stelle all'estremità del carro del Grande Carro. Dista circa 430 anni luce.