di Michele Zarrella
Il cielo notturno con quei tanti puntini luminosi ha ispirato poeti e cantori di ogni epoca e civiltà e quando ci poniamo col naso all’insù a guardarli danno pace e serenità alle nostre inquietudini quotidiane perché pensiamo alla loro estatica serenità. Su questo ultimo punto ci sbagliamo perché se andiamo a vedere nei dettagli ci accorgiamo che la vita di una stella non è per nulla serena. Anzi scopriamo ambienti impossibili alla vita dominati da catastrofi continue e immani.
La vita di una stella dipende dalla sua taglia e dalla sua composizione. Le reazioni termonucleari che avvengono al suo interno sono molto più rapide nelle stelle massicce e molto più lente in quelle piccole come il Sole, che costituiscono il 97% delle stelle della Via Lattea. Le stelle di massima taglia sono le stelle che vivevano nell’Universo primordiale con massa centinaia di volte quella del Sole. Sono state nominate megastelle ed erano costituite dagli unici atomi che si erano potuti formare subito dopo il Big Bang: idrogeno ed elio. A causa della enorme quantità di materiale e quindi della fortissima forza di gravità la temperatura nelle megastelle era spaventosa, tanto da superare di gran lunga il miliardo di gradi, e le reazioni termonucleari avvenivano a grandi velocità così da consumare rapidamente il combustibile disponibile. Quando si esauriscono l’idrogeno e l’elio cominciano a fondere gli elementi più pesanti che intanto si sono formati in queste fornaci roventi con pressioni mostruose come il carbonio, l’azoto, l’ossigeno, il silicio e infine il ferro. A questo punto il processo si ferma e il nucleo della stella collassa su sé stesso, mentre le nubi di gas ricche di elementi pesanti vengono espulse nello spazio circostante a grandi velocità e per distanze notevoli. È da queste esplosioni che poi nascono altre stelle ed alimentano un processo di formazione di nuove stelle che dura da 13 miliardi e mezzo di anni. Pertanto le megastelle hanno avuto esistenze molto brevi rispetto ai miliardi di anni delle stelle delle generazioni successive.
Il nostro Sole, formatosi circa 5 miliardi di anni fa, pertanto, è il risultato di questa sequenza numerosa di continua trasformazione delle stelle. Ed anche i pianeti che lo coronano derivano da queste esplosioni delle grandi stelle di generazioni precedenti nelle quali si sono formati gli atomi pesanti. La Terra, l’acqua, l’aria, il carbonio, il ferro, l’ossigeno, gli esseri viventi non esisterebbero senza questo lungo processo di formazione degli atomi pesanti nelle fornaci nucleari delle megastelle. Ecco perché, come dice la canzone di Alan Sorrenti, siamo figli delle stelle. Dunque qualcosa di molto profondo ci unisce a quegli astri luminosi che costellano il cielo notturno e che di notte ammiriamo con meraviglia e stupore.
Il Sole è una stella nana e si trova nel mezzo del cammin di sua vita, parafrasando il grande poeta. Il suo combustibile brucia tanto pacatamente che gli scienziati stimano che si esaurirà fra circa quattro o cinque miliardi di anni. Ma quando avrà bruciato tutto l’idrogeno del nucleo si gonfierà a dismisura trasformandosi in una gigante rossa mentre fonde gli elementi più pesanti fino al ferro. A questo punto il processo di fusione nucleare, come abbiamo detto, si ferma e la forza di gravità lo schiaccerà e lo farà contrarre. La contrazione del volume farà aumentare la sua temperatura che riaccenderà la reazione nucleare nel guscio di plasma che lo circonda a una velocità forsennata. L’immenso calore prodotto lo dilaterà espandendo a dismisura i suoi strati esterni. La stella diventerà centinaia di volte più luminosa, la luce emessa sarà prevalentemente rossa e finirà per vaporizzare tutti i pianeti interni compreso il nostro, che intanto già aveva perso ogni forma di vita a causa del vento solare infuocato che lo aveva già investito molto tempo prima e lo aveva reso una landa desolata.
A questo punto la stella si avvia alla fase della “vecchiaia”. Brillerà ancora per circa un miliardo di anni e quando avrà esaurito il combustibile del guscio le reazioni nucleari si fermeranno e la forza di gravità di nuovo la contrarrà fino a diventare una piccola nana bianca, cioè un puntino poco luminoso, con un diametro paragonabile a quello terrestre. Per gli effetti di meccanica quantistica che nascono da fenomeni relativi al principio di esclusione di Pauli, la stella si stabilizza in questo volume e in tali condizioni la sua densità è grandissima tanto che un cucchiaino da caffè di tale materia peserebbe alcune tonnellate. La pressione che impedisce alle nane bianche ogni ulteriore riduzione di volume si chiama pressione di degenerazione e la materia che le compone viene indicata con il nome di materia degenere. Questo equilibrio potrà durare centinaia di miliardi di anni, la sua superficie avrà una temperatura superiore a cento milioni di gradi ed emetterà fotoni in tutto lo spazio per irraggiamento. Nel tempo la temperatura lentamente diminuirà e conseguentemente anche la luminosità fino a diventare una nana bruna, un corpo minuscolo, freddo e scuro che non irradierà più luce e vagherà nell’immensità dello spaziotempo.
