La morte di una stella (Seconda parte)
STELLE CON MASSA MEDIO-PICCOLA
Essendo la
massa della stella non eccessiva, la stella continuerà a
bruciare elio ancora per qualche centinaio di milioni di anni.
Tengo a precisare che i tempi sono relativi ad una stella di
dimensioni e massa simili a quelle del Sole. I tempi cambiano
notevolmente per stelle di massa diversa.
Finito anche l'elio resta il suo prodotto e cioè il carbonio.
Ma, poichè la massa è relativamente ridotta, la forza di gravità
non riesce a comprimere la stella in modo tale da aumentare la
temperatura nel nucleo a livelli ancora più elevati e non si
innescano nuove reazioni nucleari.
La forza di gravità diventa di nuovo padrona della situazione e
comprime la stella fino a farle raggiungere densità elevatissime
e facendo salire gravemente la temperatura. In questo modo, però,
la stella diventa molto piccola ed assume una colorazione bianco
acceso.
La densità di queste stelle raggiunge valori 40.000 volte
maggiori di qualunque metallo sulla Terra.
Si è appena formata una "Nana bianca". La
nana bianca sopravvive nelle sue ultime fasi sotto un altro
equilibrio che la spegnerà lentamente con il passare del tempo.
Ai livelli di densità raggiunti, il gas non è formato più da
molecole "normali" e in quanto tale non si comporta più
da gas normale.
Nonostante ciò è ancora in grado di opporre una resistenza alla
forza di gravità, ristabilendo ancora una volta quel famoso
equilibrio con la forza di gravità. Questa volta ad opporsi alla
gravità non è più la pressione nucleare (ormai assente) ma la
pressione del gas degenere, raffreddandosi lentamente e
inesorabilmente la nana bianca diventa una nana nera.
In pratica un faro spento. Le nane bianche, nonostante la loro
altissima temperatura e pressione, non sono visibili ad occhio
nudo perchè hanno una luminosità bassissima dovuta solamente
alle dimensioni, tanto ridotte.
La nana bianca è circondata da una quantità notevole di materia
espulsa nella fase di gigante rossa. La materia in questione è
chiamata nebulosa planetaria ed è costituita
dalle polveri e dai gas lanciati nello spazio dalla stella ex
giagante rossa.
Esempio di nebulosa planetaria
La piccola stella che si trova al centro è una nana bianca.
STELLE CON MASSA GRANDE
Le cose
vanno molto diversamente però se la stella in questione ha una
massa molto più grande del sole ( diciamo più di 10 volte).
Infatti, in tal caso, la gravità prende il sopravvento sulle
altre forze e nel nucleo si formano nuclei di ferro grazie alla
fusione nucleare a catena che, stavolta non si ferma al carbonio
(come succedeva alla gigante rossa) ma prosegue fino al ferro,
grazie alle temperature superiori raggiunte. Quindi la stella si
viene a trovare in uno stato molto inquieto e inizia ad
espandersi in modo incotrollabile divenendo una Supergigante
rossa che viene ad avere un diametro grande quanto tutto il
sistema solare. Ancora una volta il paragone con la sfoglia di
una cipolla è fedele. Gli strati interni bruciano gli elementi
più pesanti della tavola periodica mentre gli strati più
esterni bruciano elementi più leggeri.
Arrivati a questo
punto però i nuclei di ferro non possono essere più fusi,
seguendo il processo di fusione visto fino ad ora, perchè la
loro fusione non genera energia ma la assorbe. La catena di
reazioni nucleari si interrompe.
Le supergiganti rosse sono stelle aventi un core ferroso e le cui
temperature interne possono raggiungere 1 miliardo di gradi.
Il problema è che,
nonstante questa grande temperatura, non vi è emissione di
energia (infatti manca la pressione di radiazione nucleare) e
quindi la stabilità è sempre più compromessa perchè manca un
contrasto alla gravità.
In una stella di questo tipo la densità raggiunge un miliardo di
grammi per cm3 .
Un cucchiaino di materia peserebbe un miliardo di tonnellate
sulla Terra.
Quando il nucleo diviene stracolmo di atomi di ferro la stella
non regge più alla pressione della gravità ed esplode in un
modo terrificante gettando nello spazio tutto quello che aveva
creato compresi gli atomi più pesanti, diventando una supernova.
Come se non bastasse la sua capacità di
"creare" elementi non si arresta perchè, se nel suo
core non ha avuto le possiblità di produrre elementi più
pesanti del ferro come l'oro, l'argento, l'uranio, ecc.,
l'esplosione e l'immane temperatura generata da essa, unitamente
alla quantità inimmaginabile di radiazioni che emana, è in
grado di creare in un processo chimico comlpesso anche atomi di
oro e i restanti elementi della tavola periodica.
La tavola periodica, con tutti i suoi elementi compresi quelli
del nostro corpo come l'ossigeno, l'acqua e il carbonio solo per
citarne alcuni non sono altro che il prodotto di quelle
combustioni nucleari che poi le supernove hanno "distribuito"
nello spazio.
Espulsi i materiali che circondavano la stella si crea quella che
viene detta residuo di supernova o nebulosa.
Residuo di Supernova
IL RESIDUO DELL'ESPLOSIONE
Quello che rimane del nucleo stellare puo' essere diverso a seconda della massa.
Se la
massa e' compresa tra 1,4 e 3,4 masse solari si forma quella che
viene detta stella a neutroni o pulsar.
Questa non e' altro che il residuo dell'esplosione ed e' in uno
stato particolare per la enorme forza di gravita'.
Gli atomi non esistono piu' in quanto tali ma si spezzano e i
protoni e gli elettroni si scontrano con grande energia formando
i neutroni. I neutroni, riescono a respingere la forza di gravità.
Le stelle di neutroni ruotano velocemente su se stesse emettendo
due potenti fasci di onde radio in direzioni opposte. Il campo
magnetico di questi oggetti è così forte che le onde radio
riescono solo a sfuggire dai punti in cui la forza del campo
magnetico è minore (ovvero i due poli della stella). Se uno dei
due fasci è orientato verso la Terra, si possono osservare gli
impulsi emessi dalla stella di neutroni sotto forma di onde
elettromagnetiche. Le pulsar ruotano velocissime tanto da
compiere anche 30 giri in un secondo e hanno dimensioni
estremamente ridotte dell'ordine di poche decine di chilometri.
Se pero' la massa del residuo rimanente e' maggiore di 3,4 masse
solari si puo' creare un oggetto la cui forza di gravita' e'
talmente forte da non far uscire nemmeno la luce: un buco nero.
Per chiarire questo basti pensare a questo esempio:
se noi volessimo uscire dall'orbita della terra e sfuggire al suo
campo gravitazionale in modo tale da poter andare nello spazio
senza ricadere sulla terra ( quello che fanno i razzi che
accompagnano i satelliti in orbita ), dovremmo superare una
velocita' critica, chiamata velocità di fuga.
Questa velocita', sulla terra, e' di 11 chilometri al secondo.
Su un pianeta come Giove e' superiore perche', avendo una massa
maggiore, la forza di gravita' e' maggiore e quindi anche la
velocita' di fuga.
Ora noi sappiamo che la velocita' della luce non e' infinita ma
e' di 300.000 chilometri al secondo. Un valore molto grande ma
comunque finito.
Ora, se la forza di gravita' è cosi' grande da imporre una
velocita' di fuga maggiore di 300.000 chilometri al secondo, la
luce non puo' andare nello spazio circostante ma ricade
sull'oggetto.
IL MISTERO DEI BUCHI NERI
Questa
faccenda causa conseguenze che la fisica non e' ancora bene in
grado di spiegare, e situazioni tali da far rabbrividire.
Naturalmente visto che, anche se non si vedono, questi oggetti
generano comunque un campo gravitazionale perchè hanno massa e
quindi fanno sentire la loro presenza su qualunque cosa gli passi
vicino.
Un ipotetico pianeta che si trovasse vicino
ad un buco nero di massa simile a quella del Sole, ad una
distanza di sicurezza, gli orbiterebbe intorno proprio come fa la
Terra con il Sole.
Se però la distanza di sicurezza dovesse diminuire fino ad un
punto detto " Orizzonte degli eventi " allora il
pianeta sarebbe "risucchiato" dal buco nero e per
definizione noi non potremmo sapere più che fine a fatto, perchè
non potremmo più osservarlo.
Difficilemente potremo sapere se una stella, tanto benevola nel
creare materia, possa essere in grado di creare oggetti simili od
opporsi a ciò diminuendo quella massa oltre la quale la velocità
della luce e la forza di gravità si contendono il primato di
restare.
E mai potremmo sapere nel caso in cui esistano
mostri del genere, che fine fa quello che ci va a finire dentro e
se le leggi della fisica valide in tutto l'universo valgano anche
lì.
E' comunque molto probabile che un buco nero, viste le premesse e
vista la teoria della relatività, non le conosca nemmeno le
leggi della fisica con tanto di conseguenze che non possiamo
immaginare.
Fattostà che, secondo il grande Stephen Hawking, anche questi
mostri dovrebbero morire.. evaporando!
E se così fosse dove si porterebbero tutto ciò che hanno
mangiato ?