Quando guardi il cielo, vedi le stesse costellazioni che vedevano gli antichi greci e persino i primi cacciatori-raccoglitori. Ma è anche un arazzo in continua evoluzione, poiché nuove stelle nascono costantemente e altre muoiono. In effetti, questo sarà il destino del nostro Sole tra circa 5 miliardi di anni.
La vita delle stelle della Via Lattea
Quanto velocemente cambia il cielo notturno e, nella nostra galassia, la Via Lattea , quante stelle muoiono ogni anno? Secondo James De Buizer , ricercatore presso l’istituto Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI), è complicato.
Innanzitutto aiuta a chiarire cosa significa la morte di una stella. Le stelle sono enormi sfere di gas caldo sostenute dalla fusione nucleare che converte l’idrogeno in elio all’interno del nucleo. Muoiono quando la fusione nucleare si ferma. Ci sono due modi principali in cui ciò può accadere e il modo in cui una stella muore dipende dalla sua massa.
Per le quelle di piccola massa, la fusione nucleare termina quando tutto l’idrogeno nel nucleo della stella viene convertito in elio. Senza il calore e la conseguente pressione verso l’esterno della fusione, la stella collassa su se stessa.
Durante questo collasso, la pressione sul nucleo diventa così intensa che l’elio rimanente inizia a fondersi in carbonio e a rilasciare energia, spiega la NASA . L’atmosfera esterna della stella si gonfia e diventa rossastra per creare quella che è conosciuta come una gigante rossa.
Alla fine, la stella perde questa atmosfera gonfia, lasciando dietro di sé un oggetto denso noto come nana bianca. Circa il 97% delle stelle della Via Lattea , compreso il Sole , sono destinate a diventare nane bianche, ha detto De Buizer.
Gli astronomi possono vedere le nane bianche perché emettono una firma luminosa unica. Usano queste informazioni, più il tasso di formazione stellare e il numero totale di stelle, per capire quante stelle muoiono ogni anno. Si stima che ogni due anni si formi una nana bianca, ha detto De Buizer.
Per le stelle che hanno una massa pari o superiore a otto volte quella del Sole, il processo di morte è diverso. Queste stelle massicce costituiscono solo circa il 3% delle stelle della Via Lattea, ma il loro impatto è impressionante.
“Questi sono eventi davvero violenti ed energetici che penso che alcune persone potrebbero caratterizzare come morte”, ha detto Eric Borowski , uno studente laureato in astrofisica alla Louisiana State University.
Questo tipo di stella fonde elementi sempre più pesanti nel suo nucleo, fino a diventare così massiccio da non riuscire a resistere alla gravità, ha detto Borowski. Il risultato è un’enorme esplosione chiamata supernova. Secondo la NASA, il nucleo della stella continua a vivere come una stella di neutroni o come un buco nero.
L’ ultima osservazione registrata di una supernova nella Via Lattea risale al 1604, ma gli astronomi stimano che una supernova si verifichi una o due volte al secolo nella galassia.
Allora perché sono passati più di 400 anni da quando ne è stato rilevato uno nella nostra galassia? Le migliori stime degli astronomi sono complicate dalla forma della Via Lattea e dalle dense nubi di gas e polvere.
” Potrebbero esserci supernovae che escono dall’altra parte del centro galattico… ma c’è così tanta roba tra noi… non le vedremo”, ha detto De Buizer.
In totale, con una nana bianca che si forma ogni due anni circa, più un paio di supernove che si verificano ogni 100 anni, si tratta di un totale complessivo di quasi 53 stelle che muoiono ogni secolo nella Via Lattea, ovvero circa una stella ogni 1,9 anni.
Comprendere le fasi della morte delle stelle è il modo in cui gli astronomi mettono insieme i cicli di vita delle stelle, ha detto De Buizer.
Quanto vivono le stelle?
la loro morte può essere altrettanto esplosiva. Ma quanto vivono effettivamente? La risposta breve è: dipende dalla dimensione della stella.
Per gran parte della sua vita, una stella esiste in uno stato delicatamente bilanciato chiamato equilibrio idrostatico, in cui la gravità che attira la stella è bilanciata dalla spinta verso l’esterno creata dalle reazioni nucleari nel nucleo della stella. Questa spinta verso l’esterno avviene quando una stella fonde i nuclei di idrogeno per formare nuclei di elio, il che si traduce in un’esplosione di energia che mantiene la forma e la luminosità della stella.
Una volta esaurito tutto l’idrogeno, la stella intraprende un percorso irreversibile verso la sua scomparsa. La stella brucerà l’elio per un certo periodo, e le stelle più grandi continueranno a bruciare gli elementi chimici fino al ferro, ma si tratta di una sospensione fugace dell’esecuzione.
Le stelle sono disponibili in diverse dimensioni, da appena il 7% della massa solare fino a 250 masse solari. Quindi quali muoiono più velocemente?
“Le stelle più grandi hanno più carburante da bruciare”, ha detto a WordsSideKick.com Ryan French, un fisico solare dell’University College di Londra, nel Regno Unito. “Ma bruciano anche in modo molto più forte e luminoso”, ha detto French. Le loro enormi dimensioni significano che la gravità schiaccia il materiale nei loro nuclei più intensamente che nelle stelle più piccole, quindi le loro reazioni nucleari procedono a una velocità elevata.
“Le più grandi in realtà esauriscono il carburante a loro disposizione molto più velocemente delle più piccole”, ha detto French. Le più massicce vivono per un periodo cosmicamente breve di centinaia di milioni di anni. Vivono velocemente e muoiono giovani.
Le più piccole che rappresentano meno del 10% circa della massa del sole hanno molto meno carburante per cominciare; anche così, possono guadagnarsi da vivere grazie alla loro fornitura di carburante per centinaia di miliardi di anni.
Poiché l’universo si è formato solo 13,8 miliardi di anni fa, semplicemente non c’è stato abbastanza tempo perché una piccola stella raggiungesse la vecchiaia.
“Una delle stelle più antiche mai scoperte è la Stella Matusalemme “, ha detto French. La stella, che dista 190 anni luce dalla Terra , prende il nome dal personaggio della Bibbia che presumibilmente visse per quasi un millennio.
“La stima attuale dell’età di questa stella è di 13,7 miliardi di anni”, ha detto French. Ciò significa che si sarebbe formato non molto tempo dopo il Big Bang .
Gli astronomi, invece, hanno scoperto alcune stelle, chiamate protostelle, che sono ancora in fase di formazione. Osservate utilizzando l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile, queste stelle hanno meno di 500.000 anni, secondo la Max Planck Society . “Gli esseri umani usavano strumenti di pietra quando queste stelle si accesero per la prima volta”, ha detto French.
Allora come fanno gli astronomi a calcolare l’età di una stella? “Non è semplice”, ha detto French. “Gli astronomi utilizzano una combinazione di misurazioni della massa, della luminosità e della velocità della stella nello spazio per confrontarla con altre stelle, e simulazioni al computer per stimarne l’età.”
L’età del nostro sole è di circa 4,6 miliardi di anni, a metà tra le protostelle e la stella Matusalemme. Gli astronomi pensano che sia quasi a metà della sua vita. “Tra circa 5 miliardi di anni, il sole smetterà di fondere l’idrogeno in elio all’interno del suo nucleo”, ha detto French.
Una volta che il nucleo del sole esaurisce il carburante per contrastare la gravità, inizierà a contrarsi. Il guscio esterno del sole, nel frattempo, si espanderà, poiché ha ancora dell’idrogeno da fondere. “Il sole diventerà così grande che inghiottirà le orbite di Mercurio e Venere”, ha detto French. Dopo circa 1 miliardo di anni, il nucleo esterno avrà esaurito il suo idrogeno e passerà alla fusione dell’elio.
Alla fine, il sole finirà il carburante e il suo nucleo si restringerà in una palla di carbonio e ossigeno chiamata nana bianca; i suoi strati esterni si dissiperanno e diventeranno una nebulosa, un involucro di plasma caldo e residuo.