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La curiosità del mese

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Nani e Giganti

La curiosità del mese di settembre 2011 a cura di Gabriele Ghisellini


Fig. 1 - Eruzioni solari catturate dal satellite STEREO - APOD del 20 ottobre 2009 - Crediti: STEREO Project, NASA.
Fig. 1 - Eruzioni solari catturate dal satellite STEREO - APOD del 20 ottobre 2009 - Crediti: STEREO Project, NASA.

Il Sole è una stella media. Né piccola né grande.
Tranquilla, nonostante le sue eruzioni e brillamenti, così immense e spettacolari se misurate con il metro di noi terrestri, ma che in realtà sono solo una piccola diversione dalla sua vita tranquilla.
Però anche il Sole e le stelle della sua taglia non vivranno per sempre.
Cosa succederà quando il Sole diventerà vecchio?
Ora il nucleo del Sole sta ancora trasformando idrogeno in elio, la stessa cosa che succede in una bomba all’idrogeno.
Queste reazioni (termonucleari) scaldano prima il nucleo del Sole, poi gli strati esterni, e infine la superficie, che emette la luce che ci illumina e ci scalda.
Noi esistiamo grazie alla fornace termonucleare del nucleo solare.
Dopo 5 miliardi di anni di onorato servizio, il Sole è ancora in ottima salute, e non ha bisogno di alcuna manutenzione.

Fig. 2 - Confronto tra le dimensioni del Sole
adesso e quando diventera’ una Gigante Rossa.
Fig. 2 - Confronto tra le dimensioni del Sole adesso e quando diventerà una Gigante Rossa.

Ma fra altri circa 5 miliardi di anni il reattore solare finirà il combustibile.
A quel punto la catena di eventi sarà inesorabile.
Prima finirà l’idrogeno al centro del Sole, perchè è stato tutto trasformato in elio.
Comincerà a bruciare l’idrogeno appena al di fuori del nucleo.
L’energia prodotta in questo modo spingerà gli strati superficiali del Sole verso l’esterno, e la nostra stella s’ingrosserà, diventerà una Gigante Rossa che si mangerà prima Mercurio, poi Venere, e si fermerà più o meno quando arriverà alla Terra.
Forse la Terra sarà mangiata dal Sole, o forse no, ma poco importa: tutta la biosfera sarà già stata distrutta da tempo, gli oceani disseccati, l»atmosfera dissolta, e farà un gran caldo...

Fig. 3 - Il Sole, con la sua taglia attuale, a confronto con alcune Giganti Rosse. Verso la fine della sua vita il Sole aumentera’ di circa 200 volte la sua dimensione.
Fig. 3 - Il Sole, con la sua taglia attuale, a confronto con alcune Giganti Rosse. Verso la fine della sua vita il Sole aumenterà di circa 200 volte la sua dimensione.

Nel frattempo il nucleo del Sole si contrarrà e così facendo si scalderà, fino ad innescare il bruciamento dell’elio, che si trasformerà in carbonio.
Sarà il canto del cigno: dopo poco tempo, tutto l’elio sarà stato consumato, e non ci sarà più niente da bruciare.
Il nucleo si raffredderà inesorabilmente, e il suo calore non sarà più sufficiente a contrastare la sua stessa forza di gravità.
Per tutta la vita del Sole la gravità è stata tenuta a bada dalla pressione dovuta al calore generato dal nucleo, ma in quei momenti la gravità non avrà più avversari.
Spingerà, spingerà, facendo rimpicciolire il Sole fino a farlo diventare grande come la Terra.
Una riduzione notevole, se pensate che il raggio del Sole à adesso di 700.000 km, mentre la Terra ha un raggio circa cento volte più piccolo (circa 6300 km), e quindi un volume che è circa 1 milione di volte minore.
Quando sarà così piccolo, un cucchiaino di Sole conterrà una tonnellata di materia.

Fig. 4 - La Terra a confronto con le dimensioni tipiche di una Nana Bianca.
Sono praticamente uguali, ma la Nana Bianca avrebbe una massa 
circa uguale a quella del Sole, cioe’ circa un milione di volte maggiore 
di quella della Terra.
Fig. 4 - La Terra a confronto con le dimensioni tipiche di una Nana Bianca. Sono praticamente uguali, ma la Nana Bianca avrebbe una massa circa uguale a quella del Sole, cioè circa un milione di volte maggiore di quella della Terra.

Ma cosa impedirà alla gravità di far diventare il Sole ancora più piccolo?
Nuove reazioni nucleari? No.
Sarà una caratteristica degli elettroni a fermare il collasso.
La loro antipatia reciproca: gli elettroni non sopportano di essere messi molto vicini l’uno all’altro, e quando sono costretti in poco spazio cominciano ad agitarsi.
Sarà questa agitazione a contrastare la gravità, a fermare il collasso per sempre. Anche se molto molto più piccolo, il Sole nano produrrà per molto tempo una luce bianca, e per questo lo chiameremo stella Nana Bianca.
Una Nana Bianca non produce più energia, ma rilascia lentamente quella che ha.
Abbastanza lentamente da poter brillare per un milardo di anni, e poi lentamente spegnersi, e diventare prima una Nana Bruna, e poi una Nana Nera.
Diventando invisibile per sempre.
E cosa succede per le stelle più grandi del Sole?
Lo vediamo nella prossima puntata ...

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