AstronomiaScienza

Sua Maestà il Sole

Cosa differenzia una stella, come il nostro Sole, da un pianeta, magari gassoso e molto massivo come Giove?
Una stella è un’unica massa compatta di gas opaco, in equilibrio idrostatico, il cui nucleo è in grado di combinare gli elementi attraverso la fusione termonucleare.
Cosa vuol dire essere in equilibrio idrostatico?
Si parla di equilibrio idrostatico quando un gradiente di pressione equilibra la forza gravitazionale, nel caso del Sole impedendo che esso collassi su se stesso.
Sulla Terra ad esempio la pressione atmosferica aumenta man mano che ci avviciniamo al suolo, questo gradiente di pressione impedisce alla forza di gravità di comprimere l’atmosfera terrestre, allo stesso tempo la forza di gravità impedisce all’atmosfera di disperdesi nello spazio. Appunto equilibrio.
Questo spiega anche perchè moltissimi oggetti celesti sono sferici, non esistendo nello spazio un alto,ed un basso, un su ed un giù, quando un corpo celeste si trova in equilibrio idrostatico la forza di gravità modella la forma a sfera.
Il diametro del sole è circa 109 volte quello della Terra e se pensate che la superficie del Sole sia calda con i suoi 5500 gradi Kelvin, be vi sbagliate.
All’interno del suo nucleo si raggiunge l’infernale temperatura di 15.000.000 di gradi!
Questa temperatura inimmaginabile è dovuta all’enorme pressione che esercita la forza di gravità sul Sole, tale da innescare la nucleosintesi stellare.
Il Sole è composto da idrogeno 92,1% elio 7,8% e poi in ordine decrescente ossigeno, carbonio, azoto, neon, ferro, silicio, magnesio e tracce di altri elementi. Quindi gli elementi leggeri sono alla grande i più abbondanti.
All’inizio della sua vita in una stella c’è un enorme massa di idrogeno, questa massa si contrae su se stessa per effetto della gravità, cosi facendo la pressione aumenta e con essa la temperatura. Quando la temperatura crescendo supera i 10 milioni di gradi i nuclei di idrogeno hanno abbastanza energia da superare la cosiddetta barriera di Coulomb.
La barriera di Coulomb descrive l’energia necessaria, espressa in MeV (milioni di elettronvolt), affinché una qualsiasi reazione nucleare, tra isotopi o tra isotopi e particelle, possa effettivamente avvenire. È necessario che il reagente in oggetto abbia almeno energia eguale o maggiore di quella di barriera: tale necessità e dovuta al superamento della repulsione coulombiana tra i nuclei, infatti la legge di Coulomb stabilisce che due cariche elettriche dello stesso segno si respingano.

Nello stadio di formazione di una stella quindi superata questa barriera si produce la fusione termonucleare che libera una quantità spaventosa di energia che va dal centro della stella all’esterno bilanciando in senso opposto la forza di gravità, si forma cosi il primo equilibrio idrostatico e da questo momento possiamo parlare della nascita di una stella.
L’idrogeno viene trasformato in elio, producendo un’energia che viene irraggiata in tutte le direzioni.
Il nostro Sole si trova in questo stato con i suoi 4,57 miliardi di anni di vita, anno più anno meno.
Dopo molto tempo da qualche centinaio di milioni di anni a svariati miliardi (dipende dalla grandezza della stella) l’idrogeno inizia ad esaurirsi e la gravità inizia a prendere il sopravvento iniziando sempre di più a schiacciare l’elio. Quando grazie alla crescente pressione indotta dalla gravità la temperatura supera i 100 milioni di gradi, l’elio inizia a fondersi, alimentando una fusione termonucleare che oltre a ristabilire l’equilibrio perso, libera altri elementi piu’ pesanti: carbonio ed ossigeno.
Questo ciclo, in base alla massa della stella, si ripete fino ad arrivare, elemento dopo elemento al ferro. A questo punto non c’è piu’ combustibile e la stella collassa rapidamente sul proprio nucleo di ferro ed implode.
Finalmente la gravità vince, non piu’ contrastata dall’energia prodotta dalla nucleosintesi stellare.
La stella viene percorsa da una devastante forza d’urto dal proprio nucleo, che riaccende per un’ultima volta la fusione nucleare, producendo gli elementi più pesanti del ferro che vengono scagliati nello spazio in tutte le direzioni.
Elementi pesanti che sono alla base della creazione della materia, di tutta la materia che conosciamo e che forma stelle, pianeti, montagne, oceani, animali e naturalmente noi.
Si, come dice una vecchia battuta, siamo davvero polvere di stelle.

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