Ciclo di Vita delle Stelle e Supernove

Musica Ogni stella che vedete brillare nel cielo notturno è una sfera luminosa di gas incandescente, molto più grande del nostro pianeta. Ognuna ha una sua storia, una nascita traumatica, una vita spericolata. È la gravità che dà forma a una stella e che poi cerca di annientarla. E una morte che fa tremare il cosmo. Tutto esplode con un lampo accecante. È l'esplosione più dirompente che si sia mai vista. L'universo come non l'avete mai visto. Ecco come nasce e muore una stella. Simili ad abbacinanti città nel deserto, le galassie vagano nell'oscurità dell'universo. Sono composte da miliardi di luci brillanti, chiamate stelle. Sono innumerevoli. Soltanto nella Via Lattea ce ne sono 400 miliardi. Solo nella nostra galassia. Ma come nascono le stelle? Come si spengono? E perché è proprio alla loro morte che l'umanità intera deve la propria esistenza? La ricerca di risposte ha inizio qui, in una nube di polvere e gas che galleggia nel deserto interstellare. State osservando i pilastri della creazione. I pilastri della creazione sono una nursery cosmica. Nelle zone centrali della galassia stanno nascendo nuove stelle. Situata a 7000 anni luce dalla Terra, questa formazione fa parte della nebulosa dell'Aquila, una tra miliardi di regioni dell'universo in cui si formano questi corpi celesti. I pilastri sono imponenti nuvole di polveri e idrogeno. Ricordate la tavola periodica degli elementi? Quelli più leggeri sono in cima, idrogeno, elio, litio e così via. Scendendo si incontrano quelli più pesanti. L'idrogeno è il componente fondamentale delle stelle. È l'elemento più leggero, semplice e abbondante nell'universo. Nell'arco di milioni di anni, gli ammassi di idrogeno e polveri in una nebulosa si addensano lentamente, formando nubi più piccole. È l'effetto di una forza a noi familiare. È la stessa che ci tiene su questo pianeta, che ci lega alla Terra. La gravità è la stessa forza che tiene insieme la materia e che dà vita ai pianeti, alle stelle e alle galassie dell'universo. Per molti versi la gravità è la forma più importante dell'astronomia e la sua azione è alla base di uno degli eventi fondamentali del cosmo, la nascita delle stelle. Sono una delle unità più basilari prodotte dall'addensamento della materia. Ogni nebulose in addensamento può produrre dalle poche decine alle migliaia di corpi celesti. La formazione di una stella delle dimensioni del Sole, che misura 1.600.000 km in ampiezza, richiede un ammasso di gas e polveri cento volte più grande del nostro sistema solare. Queste nubi nascono con temperature bassissime, dell'ordine di centinaia di gradi centigradi sotto lo zero. Man mano che la gravità le frammenta e le comprime, il calore inizia ad aumentare. Nel giro di qualche centinaio di migliaia di anni, la nebulosa ruota fino a formare un disco appiattito. La gravità fa sì che al centro si formi una sfera incandescente che supera il milione di gradi di temperatura. Ora questo sistema ha raggiunto lo stadio di protostella. Dieci milioni di anni più tardi, il nucleo torrido di idrogeno del giovanissimo corpo celeste supera i dieci milioni di gradi. E accade qualcosa di incredibile. Il calore è tale da avviare un processo di fusione termonucleare. Questo termine indica un processo in cui fa molto caldo e i piccoli atomi diventano grandi. Gli atomi di idrogeno si muovono così velocemente che si fondono, formandone uno di elio. E questa reazione è la reazione di un'atoma. È una funzione nucleare che produce l'energia necessaria ad alimentare la stella nel suo arco vitale, rifornendola di una sorgente costante di luce e calore. Genera il proprio calore e la propria luminosità. Sono questi i requisiti essenziali di una stella. È fondamentale che ci sia fusione. Dopo la nascita, inizia la lunga battaglia per la sopravvivenza, contro la forza di gravità. È la gravità che dà forma a una stella e che poi cerca di annientarla. Non si ferma un istante, continua la sua opera di aggregazione. Perciò, se la stella vuole continuare a vivere a lungo, deve trovare il modo di controbilanciarla. La percepiamo ogni giorno, quando cerchiamo di saltare oppure durante un'arrampicata. C'è sempre la gravità che ti spinge giù. Per opporti hai bisogno di applicare una qualche forza che agisca nella direzione opposta. Se hai una fune, puoi usare i tuoi muscoli per hissarti, cercando di resistere e di superare la spinta verso il basso. Ma questo non significa che la gravità non ci sia più. È sempre al lavoro. E se non vuoi precipitare giù, devi continuare a combatterla. Se ti arrendi o la fune si rompe, finirai per cadere. Per le stelle è la stessa cosa. Cercano in continuazione di resistere al collasso gravitazionale. La gravità tende a schiacciare la stella verso il centro. In questo caso la fusione nucleare è come la fune, sotto forma di pressione. Il calore fa muovere vorticosamente le particelle all'interno che esplodono verso l'esterno. Questo produce una pressione che permette alla stella di resistere alla gravità. A un certo punto le due forze si controbilanciano e il corpo celeste può bruciare tranquillamente. fino a quando non interviene qualche cambiamento. Una stella passa a gran parte della sua esistenza in uno stato di equilibrio. È una fase che gli scienziati definiscono sequenza principale. Il nostro Sole sta attraversando proprio questa fase, ne siamo lieti, ci fornisce ogni giorno la stessa energia e questo rende possibile la vita. Non tutte le stelle di sequenza principale sono uguali. Rispetto al sole alcune sono più piccole e fredde, altre molto più grandi e calde. Di solito il colore della luce emessa è rapportato all'intensità del calore prodotto. Nel caso del sole, buona parte della luce è gialla. Se la temperatura fosse molto più alta, le lunghezze d'onda prevalenti sarebbero nello spettro del blu o persino dell'ultravioletto, mentre stelle più fredde tendono decisamente verso il rosso. Stelle rosse, piccole e fredde come Proxima Centauri, la più vicina a noi, sono note come Nane Rosse. Possono arrivare ad appena un decimo della massa solare, con temperature superficiali più fredde di migliaia di gradi. Si tratta della tipologia più diffusa dell'universo. Rispetto a quelle simili al nostro sole, le nane rosse sono molto più frequenti. Ovviamente, emettendo una luce così fioca, nel cielo notturno non si distinguono. Quelle che vediamo sono quelle particolarmente luminose, molto più rare e distanti. Dall'altro lato dello spettro abbiamo le enormi giganti blu. Con una temperatura media sulla superficie di 25.000°C possono avere una massa pari a 20 volte quella del Sole e una luminosità 10.000 volte superiore. E nell'arco vitale di questi corpi celesti le dimensioni contano eccome. Nel loro caso, la massa è l'elemento fondamentale. La vita delle stelle più grandi è molto più breve, il che può sembrare strano, perché dal momento che hanno più carburante da bruciare, dovrebbero vivere più a lungo. Contrariamente a ciò che si può pensare, quelle con massa più grande consumano il loro carburante molto più rapidamente delle altre. Immaginate due giocatori seduti al tavolo del blackjack. Vi aspettereste che quello con più denaro, cioè con più carburante, giochi più a lungo. Ma se ad ogni mano questo giocatore puntasse cifre enormi? Un giocatore che rischia molti più soldi e che ogni volta si gioca 10.000 euro finirà per bruciare tutto il suo capitale molto più in fretta. Dunque più massa ha una stella, più la temperatura e la pressione sono alte e più rapida è la fusione. Il processo è molto più veloce. Il calcolo da fare è semplicissimo. Quant'è il carburante disponibile e a che velocità si consuma? La vita delle stelle di massa elevata si esaurisce più in fretta, vivono più intensamente. Potrebbero morire dopo appena un milione di anni. Un astro con una massa dieci volte superiore a quella del Sole può avere un millesimo della sua longevità. Quindi, mentre la nostra stella vivrà per circa dieci miliardi di anni, quella dieci volte più grande ne vivrà appena dieci milioni. La vita delle stelle di grandi dimensioni rientra nell'ordine dei milioni di anni. Per quelle di massa minore invece si parla di miliardi di anni o persino di trilioni. Tutte le stelle di massa piccola nate nell'universo e ne nascono da più di 10 miliardi di anni, sono tutte nella loro infanzia. Nessuno di questi corpi celesti ha vissuto abbastanza da essere prossimo alla fine. Ma per tutte le stelle, compreso il nostro Sole, la sequenza principale non potrà durare in eterno. Continuerà fin tanto che avrà carburante da bruciare. Quando finirà, la fusione si fermerà e la gravità avrà la meglio. È una forza che non si arresta mai, mentre il carburante prima o poi finisce. Perciò la stella e l'arrampicatore hanno lo stesso terribile problema. Se non continuano ad opporsi alla gravità, faranno una brutta fine, una fine catastrofica. Le dimensioni di una stella non incidono solo su quanto vivrà, ma anche sul modo in cui morirà. Quelle grandi esplodono con furia devastante, mentre le piccole sono condannate a spegnersi poco a poco. Il Sole è una stella di mezza età e di massa relativamente piccola. Ha brillato per 5 miliardi di anni, consumando la sua riserva di idrogeno come un giocatore che punta le sue fish con moderazione. Così facendo può restare a giocare per parecchio tempo, proprio come un astro che brucia il suo idrogeno molto lentamente. Ma alla fine, prima o poi, perderà tutto il suo denaro. Gli scienziati prevedono che il Sole raggiungerà questo punto critico tra 5 miliardi di anni. La sua riserva di idrogeno sarà completamente esaurita. La fusione nucleare si arresterà e la gravità inizierà a schiacciarla. A quel punto la situazione sarà disperata. Per poter sopravvivere una stella di questo tipo deve trovare una nuova fonte di carburante. E non gli rimane che l'elio. Ma per iniziare a bruciarlo il nucleo deve essere dieci volte più incandescente di quando bruciava idrogeno. Non sarà in grado di trasformare quell'elio in elementi più pesanti come carbonio e ossigeno fino a quando il nucleo non diventerà abbastanza caldo. Questo perché è necessario che i nuclei degli atomi di elio siano abbastanza vicini. A quel punto la forza nucleare prenderà il sopravvento costringendoli a fondersi. Ma proprio mentre la stella si sta contraendo ulteriormente, la natura interviene in suo aiuto. Infatti, proprio a causa della pressione gravitazionale che cerca di schiacciarlo, il nucleo si surriscalda. Quando raggiunge i 100 milioni di gradi, potrà fondere l'elio trasformandolo in carbonio. È un ultimo disperato tentativo. Pur di trovare dei soldi, il nostro giocatore chiederà un prestito, dando la casa come garanzia. In realtà, quel denaro gli servirà solo a rimandare l'inevitabile, vale a dire di perdere tutto. Una stella invece è condannata a morire. Dopo aver impiegato ben 10 miliardi di anni a consumare tutto il suo idrogeno, ne saranno sufficienti appena 100 milioni per esaurire la sua riserva di elio. Poi inizia il gran finale. Bruciato l'idrogeno, inizia a fondere l'elio. Finito anche il suo lavoro, che tenta di fondere il carbonio senza riuscirci. Ma tutto questo accade nell'ultimo decimo del suo ciclo vitale. Lo straordinario calore prodotto dalla fusione dell'elio provoca il rigonfiamento degli strati esterni. A quel punto, la gravità... non riuscirà più a trattenere l'atmosfera esterna e la materia inizierà come a evaporare. E attraverso una serie di quelli che definisco rigurgiti cosmici, lo strato più superficiale di gas si disperderà nello spazio. Queste scariche proiettate all'esterno saranno illuminate dalla stella incandescente. E questo provocherà il fenomeno che definiamo della nebulosa planetaria, una suggestiva nube brillante di gas che circonda il nucleo morente. Ora che il nucleo non è più in grado di alimentare la fusione nucleare, potrà resistere all'inesorabile stretta della gravità? Quando una stella delle dimensioni del nostro Sole muore, espelle i suoi strati esterni. Esaurite le reazioni nucleari che generavano pressione verso l'esterno, la gravità prende il sopravvento. La stella inizia a collassare su se stessa, proprio come uno scalatore sfinito che non riesce a tenersi alla fule. Se l'arrampicatore è troppo stanco per aggrapparsi, ha un'altra possibilità. Potrebbe trovare una sporgenza su cui sedersi. La gravità potrà spingerlo giù finché vuole, ma lui si appoggerà alla roccia, senza dover iniziare. impegnare altre energie per contrastarla. C'è un certo tipo di stelle, per esempio il nostro Sole, che trovano un alleato nella loro lotta contro la forza di gravità. Per la stella in contrazione, questo aiuto insperato arriva dagli elettroni, dalle particelle atomiche a carica negativa. Agli elettroni non piace essere compressi fino al punto da essere schiacciati l'uno contro l'altro, perché tra loro non vanno molto d'accordo. Se si compattano gli elettroni a sufficienza, la loro stessa pressione permette alla stella di opporsi alla forza di gravità. Quando il nucleo del nostro ipotetico Sole viene ridotto alle dimensioni della Terra. Subentra la pressione provocata dalla cosiddetta degenerazione degli elettroni. La gravità non riesce a far collassare ulteriormente la stella, che si raffredda lentamente, fino a formare una nana bianca. Un bizzarro... Il carro corpo celeste simile a questo, Sirio B. Si può intravedere accanto alla sua compagna Sirio, l'astro più brillante del nostro cielo. Una nana bianca è un tipo di stella molto strana. è molto, molto densa. Ha una massa circa 300.000 volte superiore al nostro pianeta, ma con un volume pari alla nostra Terra. Un cucchiaio della materia che la compone peserebbe parecchie tonnellate. È davvero qualcosa di incredibile. Una anana bianca rappresenta l'ultimo stadio nella vita di una stella simile al Sole. Ma non è ancora la fine. Continuerà a brillare per miliardi di anni, emettendo gradualmente tutta l'energia residua. Di solito mi piace definirle stelle in pensione, nel senso che tutta la luce che le fa brillare è energia che hanno accumulato nel corso della loro normale esistenza quando trasformavano elementi più leggeri in più pesanti, proprio come il Sole sta facendo adesso. È come se stesse spendendo i risparmi accumulati in vita. Sarà questo il destino della nostra stella? Ma per alcune nane bianche ci sarà il canto del cigno, con un po' di aiuto da parte di un amico. Perché se è vero che il Sole è un tipo solitario, più della metà delle stelle viaggia nel cosmo con almeno una compagna. La maggior parte delle stelle fa parte di sistemi binari o persino multipli. Quelle binarie possono avere un destino molto diverso dalle altre. Se la trazione gravitazionale spinge una nana bianca a formare un sistema binario con un altro corpo celeste, potrebbe succhiare l'energia vitale alla compagna. La nana è più piccola, ma è molto densa e esercita una... attrazione tale che inizierà a risucchiare un flusso di idrogeno. Se assorbe materiale sufficiente e riesce ad accrescere la sua massa, potrebbe arrivare a raggiungere un limite instabile, più o meno il 40% di più rispetto alla massa del Sole. A quel punto ci sarà un'esplosione catastrofica. E la nana bianca deflagrerà con un lampo accecante. È quello che definiamo un runway termonucleare. Questa esplosione titanica dà vita a una supernova di tipo 1A. Non è questo il destino del nostro sole. Si spegnerà in maniera relativamente tranquilla. Ma se dovesse fare questa fine, avremmo bisogno di una crema solare con un fattore di protezione di miliardi per proteggerci da un lampo del genere. Università della California. Berkeley. L'astronomo Alex Filippenko è uno dei più implacabili cacciatori di supernove al mondo. Negli ultimi dieci anni la sua squadra ne ha scovate più di 600. Un risultato incredibile, considerando che in una galassia in media questi fenomeni avvengono un paio di volte ogni secolo. La ricerca di supernove equivale a scrutare la folla di uno stadio per individuare uno spettatore proprio nel preciso istante in cui sta scattando una foto col flash. Se dovessimo osservare ogni singola persona, una per volta, avremmo problemi a individuare proprio quella che sta scattando la foto. Filippenko aumenta le probabilità a favore allargando la sua ricerca alle singole stelle o alle singole... galassie. Per farlo è ricorso all'aiuto di un assistente ipertecnologico. Ecco, questo qui è un motore di ricerca robotico per stelle che esplodono, le supernove. È stato programmato per scattare automaticamente foto di più di un migliaio di galassie ogni notte e 7-8 mila galassie nell'arco di una settimana. Poi ripete il processo comparando le immagini di ogni galassia con quelle scattate in precedenza. Di solito tra le due istantanee non c'è nulla di diverso, ma a volte una stella esplode e allora nella nuova foto si può vedere un puntino particolarmente luminoso che nelle immagini precedenti non c'era. Anche se una supernova è estremamente luminosa, la luce visibile è solo l'1% dell'1% dell'energia totale, un decimillesimo dell'intera energia sprigionata durante questa colossale esplosione. Le supernove del tipo 1A sono causate dall'esplosione di nane bianche. Molte altre, il cosiddetto tipo 2, sono la conseguenza della drammatica fine di stelle molto più consistenti, di massa pari a 8 o 10 volte quella del Sole. Quando esauriscono la loro riserva di idrogeno, a differenza delle cugine più piccole, dispongono comunque della potenza necessaria alla fusione di altri elementi. I residui prodotti da ogni serie di reazioni nucleari alimentano la successiva, E così, verso la fine del suo ciclo vitale, questi astri somigliano alla sezione trasversale di una cipolla. Uno strato esterno del carburante originario, l'idrogeno, ingloba altri strati, composti da elementi sempre più pesanti. Passa la fase normale della sua vita trasformando idrogeno in elio e poi elio in carbonio e ossigeno, poi ossigeno in neon e magnesio e poi in silicio e zolfo. Fino a quando questa enorme stella non crea un nucleo di ferro. Ma la trasformazione del ferro in elementi più pesanti non è affatto un bene. Non mantiene alta la temperatura al suo interno perché questo processo... La trasformazione del ferro non sprigiona energia, ma la assorbe. Perciò il nucleo aumenta senza fondere e alla fine diventa instabile. Quando raggiunge una massa pari a una volta e mezzo quella del Sole, collassa. E il collasso è violento. Nel giro di mezzo secondo, un nucleo grande quanto la Terra viene ridotto a un corpo di larghezza pari più o meno a 15 chilometri. In un istante il nucleo collassante rimbalza, facendo schizzare via gli strati superiori della stella e scatenando una delle esplosioni più potenti mai viste nel cosmo dai tempi del Big Bang. Il collasso del nucleo di ferro spazza via il resto del... La stella in una colossale esplosione. Si tratta di un evento davvero incredibile, straordinario. Gli scienziati sono convinti che per l'universo, le supernove non rappresentino soltanto spettacolari giochi di luce. In realtà sono la sorgente di quegli elementi pesanti che costituiscono tutto ciò che ci circonda. Tutto il ferro in questa fonderia proviene dall'esplosione di alcune stelle. Cataclismi giganteschi. Tutto. Tutto il ferro che vedete ovunque proviene da stelle che sono esplose. E c'è di più. Anche tutti gli elementi più pesanti del ferro, direttamente o meno, sono il prodotto di supernove. E sono state proiettate nel cosmo da queste incredibili deflagrazioni. Quando il materiale di queste esplosioni si sparge nell'universo, diventa la materia di cui sono composti i pianeti, le lune, le nuove stelle. e crea qualcosa di ancora più straordinario. Se potessimo risalire fino ai nostri antenati più remoti, nel nostro albero genealogico troveremmo anche l'esplosione di una stella. In pratica noi siamo composti di materia stellare o di polvere stellare come diceva Carl Sagan. Gli elementi del vostro corpo, e non in senso generico, ma proprio quelli che compongono il vostro organismo e che sono più pesanti dell'idrogeno e idrogeno. e dell'elio provengono da stelle morte da tempo. Il calcio nelle vostre ossa, l'ossigeno che respirate, il ferro nei globuli rossi del vostro sangue, il carbonio delle vostre cellule. Tutti questi elementi sono il prodotto delle reazioni nucleari avvenute nelle stelle e sono stati scagliati nello spazio dalle supernove. Invece gli elementi più pesanti a partire dal ferro sono il prodotto di quelle stesse esplosioni. La deflagrazione di una supernova del tipo 2 irrora l'universo con elementi pesanti. Ma il nucleo della stella resta intatto. È la gravità a finire il lavoro. Ma per ridurlo a qualcosa di più piccolo delle dimensioni di una nana bianca dovrà avere la meglio su questa strana forza. La pressione della degenerazione degli elettroni. In effetti la gravità trova un modo per prevalere sulla tendenza degli elettroni a respingersi. Li combina con i protoni, trasformandoli in neutroni. A questo punto abbiamo un oggetto composto quasi interamente da neutroni. Ora, che ne pensate? non ci sono più elettroni a ostacolarla, la gravità sembra averla meglio e il sistema collassa ulteriormente. Ma a quanto pare nemmeno i neutroni si piacciono granché. Quindi si forma un nuovo oggetto stabile, ancora più piccolo, ancora più denso, chiamata una stella di neutroni. A confronto con quelle normali, le stelle di neutroni sono ciottoli cosmici. I neutroni possono misurare appena 20 chilometri di larghezza. Prendiamo una stella grande una volta e mezzo il Sole e comprimiamo tutto quel materiale in uno spazio molto piccolo, delle dimensioni di Manhattan. Abbiamo appena creato una stella di neutroni. Confinando tutta quella massa in uno spazio così ristretto, si ottiene un corpo celeste estremamente denso. Un cucchiaino di questa materia peserebbe un miliardo di tonnellate. Le stelle di neutroni sono quanto di più straordinario e curioso si possa incontrare nell'intero universo. Per un essere umano, trovarsi su uno di questi corpi celesti non sarebbe un'esperienza piacevole. Lassù, il suo peso passerebbe da una settantina a una settantina. tantina di chili a qualcosa come 10 miliardi di tonnellate. Il nostro organismo non può sopportare tutta quella pressione, quindi finirebbe spiaccicato sulla superficie. Senza contare che ruotano ad una velocità incredibile, in alcuni casi centinaia di volte al secondo. E' proprio questa vorticosa rotazione che permette agli astronomi di individuarle. Alcune stelle di neutroni girano ad alta velocità e hanno un campo magnetico straordinariamente forte. Questa caratteristica, unita alla rotazione, spinge un gruppo di particelle cariche, gli elettroni, a disporsi lungo l'asse del campo magnetico. E questi elettroni accelerati emettono luce, producono un raggio piuttosto concentrato. È come se avessimo un faro sempre acceso, ma che possiamo vedere soltanto quando il suo fascio luminoso entra nel nostro campo visuale. Logamente possiamo osservare la luce emessa da una stella di neutroni soltanto quando il suo raggio punta su di noi. Quell'oggetto viene chiamato pulsar. Alcune stelle hanno una massa così grande, pari a 25 o 40 volte quella del Sole, che nemmeno una stella di neutroni potrebbe reggere sotto il peso del loro collasso. La gravità le comprimerà ulteriormente, riduciandole a un oggetto di densità infinita, tra i più affascinanti del cosmo. Un buco nero. Per certi versi, un buco nero rappresenta la morte definitiva di una stella. In pratica, non è altro che il trionfo della gravità sulla massa. È il collosso totale di una stella, una stella di massa enorme. Questo collasso crea una regione dello spazio in cui la materia è compressa a una tale densità che il suo campo gravitazionale è irresistibile. Sono straordinari perché nulla può sfuggirgli, nemmeno la cosa più veloce che conosciamo, la luce. Questo è ciò che accadrebbe se provassimo ad accendere una torcia. Il suo fascio tornerebbe indietro e quindi dall'esterno non saremmo in grado di vederlo. Da qui il nome di buco nero. Di solito si ritiene a torto che i buchi neri risucchino tutto quello che li circonda nell'universo, un po' come giganteschi aspirapolvere cosmici. In realtà non è affatto così. È vero, alcuni oggetti... Tutti vengono risucchiati al loro interno, ma se ci si trova a una distanza sufficiente nella giusta traiettoria, si può sfuggire alla loro attrazione. Da tempo, gli scienziati sospettano che ci sia un'altra classe di supernove, provocata da un'altra classe di supernove. da stelle ancora più grandi, con esplosioni ancora più esplosive. Collassi così catastrofici che dietro non si lasciano nulla, nemmeno un buco nero. Nessuno aveva mai assistito a un simile fenomeno, fino ad ora. Persino dopo miliardi di anni, l'universo continua a sorprenderci con la sua enorme potenza. Nell'autunno del 2006, gli astronomi osservano la più grande esplosione mai registrata da occhio umano. A deflagrare è un'enorme stella situata a 240 milioni di anni luce dalla Terra. Alex Filipenko e il suo team dell'Università della California con sede a Berkeley restano senza parole. L'energia totale sprigionata è stata cento volte superiore a quella emessa dalla normale esplosione di una stella di grande massa. È stato qualcosa di incredibilmente potente. Una normale supernova è il risultato dell'esplosione di una stella di massa 10 volte superiore a quella del nostro Sole. Invece la supernova 2006 GY, come l'hanno chiamata gli astronomi, sembra essere stata provocata da un corpo celeste di massa superiore di 150 o persino 200 volte. Non esiste stella di massa maggiore. Gli scienziati stanno ancora studiando le conseguenze del cataclisma. Ma sono dell'idea che la supernova 2006 GY abbia molto da insegnarci sui primi astri che hanno popolato il nostro universo. In effetti riteniamo che le stelle di prima generazione fossero tendenzialmente di massa enorme e che probabilmente sono esplose allo stesso modo. Sarebbero state proprio queste esplosioni a errorare l'universo con elementi pesanti. Queste stelle di massa eccezionale sono le più grandi fabbriche di ferro nell'universo. Una sola stella pari a 150 volte il nostro Sole può produrre l'equivalente in ferro di 20 o 25 masse solari. È incredibile! È il ciclo della vita, nel cosmo come qui, sulla Terra. Quando le stelle di grande massa, quelle che nel proprio nucleo producono elementi pesanti, muoiono in maniera così spettacolare, generano i semi delle prossime generazioni di stelle. Stelle che avranno maggiori probabilità di essere circondate da pianeti che contengono gli ingredienti della vita. Le supernove non sono gli unici eventi ricchi di energia nel ciclo vitale di una stella. Proprio ora, nell'universo, un migliaio di coppie di stelle sono impegnate in una bacinante danza di fuoco. Secondo alcuni, sono condannate alla catastrofe. L'astrofisico Joshua Burns dell'Università delle Hawaii studia le collisioni tra stelle. Questi fenomeni non sono osservabili. Quando sono così vicine tra loro, le stelle appaiono come un unico puntino luminoso, persino alla lente del telescopio più sofisticato. Per questo ricorriamo al computer. Usando modelli informatici, gli astrofisici possono prendere due tipi differenti di stelle e scoprire cosa accade quando vengono coinvolte in uno scontro di questo genere. I modelli creano situazioni ipotetiche di cui possiamo seguire l'evoluzione. È un po' come studiare gli effetti degli incidenti stradali facendo scontrare tra loro diversi modelli di auto in un parcheggio. Tra le esplosioni più spettacolari simulate dagli astrofisici c'è lo scontro tra due stelle di neutrone. Di solito si attraggono reciprocamente, orbitando una attorno all'altra e così facendo disturbano lo spazio-tempo che le circonda, emettendo onde di energia. Questo le costringe a rallentare, il che le fa avvicinare sempre di più. Quando ormai sono vicinissime, ruotano a centinaia o addirittura migliaia di volte al secondo. E il finale è drammatico. Quando due stelle di neutroni si scontrano, si stanno muovendo quasi alla velocità della luce. Anche se la collisione finale richiede solo una frazione di secondo, sprigiona più energia di quanta il Sole ne emetterà nel suo intero ciclo vitale. Grazie ai modelli informatici possiamo anche prevedere cosa accadrebbe se una nana bianca ad alta densità si scontrasse contro il nostro Sole. Sarebbe un evento spaventoso. Quando la nana bianca è abbastanza vicina, il suo campo gravitazionale inizierebbe a distorcere il Sole, che quindi perderebbe la sua forma sferica. Si trasformerebbe in una specie di uovo. Entrando in contatto a velocità supersonica. La nana bianca provocherebbe un'enorme onda d'urto dalle conseguenze devastanti. E questo produrrebbe così tanta energia termonucleare da far esplodere il Sole. La cosa incredibile è che la nana bianca impiegherebbe appena un'ora a squarciare la nostra stella e ad annientarla. Se accadesse una cosa del genere, la vita sulla Terra sarebbe condannata. Per fortuna, la probabilità che questo accada è remota, perché questa parte della Via Lattea è scarsamente popolata. Mentre continuano il loro viaggio attorno al centro della galassia, le stelle continuano a sfiorarsi tra loro e a interagire. Dunque siamo in una situazione di traffico intenso, ma dal momento che la distanza tra loro è così grande, la possibilità di uno scontro è alquanto remota. Se ci sedessimo su questa spiaggia ad attendere una collisione che coinvolga il Sole, dovremmo aspettare parecchio. Nell'arco dell'intera esistenza della nostra stella, la probabilità di un simile evento è di una su un miliardo. Ma ci sono risultati. regioni delle galassie in cui le probabilità di uno scontro sono molto maggiori. Zone in cui la gravità fa ammassare migliaia, forse milioni di stelle, che vanno a formare un ammasso globulare. E a confronto con i bracci della spirale della Via Lattea, somigliano alla pista di un devastante autoscontro. Le probabilità che due stelle collidano nei bracci della spirale della Via Lattea sono solo una su un miliardo. Ma rispetto alla nostra galassia, in un ammasso globulare, le stelle hanno una densità superiore di un milione di volte. Nella Via Lattea tutto procede più o meno nella stessa direzione. In un ammasso globulare invece non esiste un movimento organizzato. Le stelle orbitano attorno al centro, seguendo direzioni completamente diverse. Alcune vanno da una parte, altre nella direzione opposta. In questa situazione caotica e affollata si verifica in media una collisione ogni 10.000 anni. Tutte le stelle di un ammasso sono nate più o meno nello stesso periodo. Perciò quando gli astronomi ne osservano uno particolarmente vecchio, non si aspettano di trovarci stelle giovani. La cosa strana è che di solito in questi agglomerati si nascondono strani oggetti misteriosi. Grandi stelle blu molto più giovani di quelle piccole e fioche che le circondano. Si chiamano vagabonde blu e in teoria non dovrebbero esistere. Il mistero è che sono molto più giovani di quanto dovrebbero essere. Le stelle con quella massa e quella luminosità presenti in questi ammassi avrebbero dovuto spegnersi miliardi di anni fa. La domanda perciò è, da dove saltano fuori? Come sono finite in queste formazioni? L'astrofisico Joshua Barnes crede di conoscere la risposta. ritiene che le vagabonde blu siano il risultato delle collisioni tra stelle di sequenza principale più vecchie e fiocche. Uno scontro tra due astri in sequenza principale simili al Sole è relativamente tranquillo. La loro gravità reciproca le unisce in una spirale. Dopo aver perso l'energia del movimento, passeranno attraverso una serie di fasi. Si surriscaldano e si gonfiano, avvicinandosi tra loro a formare una spirale. Si avvicineranno sempre di più fino ad unirsi, fondendosi. Quindi, invece di scatenare una catastrofe, le due stelle vanno a formare un'unica stella, molto più massiccia. In pratica è come prendere due stelle vecchie e piccole e metterle insieme per ottenerne una terza che ha il doppio della massa. Questo fa sì che sia anche molto più luminosa di tutte quelle che formano l'ammasso e che emetta una luce blu. Per questo sembra vagabondare dietro alle altre. Il mistero delle vagabonde blu sembra essere risolto. Tuttavia, l'universo è pieno di altri strani fenomeni che sembrano sfidare le leggi della scienza. Buchi neri, stelle di neutrone e nane bianche rappresentano tutti lo stadio finale della vita di una stella. Ma ci sono strani corpi celesti che non brillano come gli altri. Non sono pianeti e non sono stelle. Sono le nane brune. In pratica è una stella mancata. L'astronomo Michael Liu dell'Università delle Hawaii scruta i cieli alla loro ricerca. Le stelle emettono molta luce ed è facile individuarle, ma le nane brune hanno una temperatura molto bassa e quindi sono fioche, quindi possiamo vederle solo se sono molto vicine a noi. Gli ingredienti che le compongono sono simili a quelli di... di qualunque altra stella. Ma manca la massa necessaria ad alimentare la fusione nucleare. Se a meno dell'8% della massa del Sole non può produrre energia e non raggiunge lo stadio successivo. Queste stelle mancate assumono un comportamento più simile ai pianeti. Se sorvolassi la superficie di una stella su una nave spaziale, non vedrei nulla di simile a nuvole o montagne. Nel caso di una nana bruna, sarebbe molto diverso. Pensiamo che le loro attività sono molto diverse. atmosfere somiglino ad una versione enorme del pianeta Giove. Provate a visualizzarlo. La superficie presenta delle nubi con una specie di struttura a bande orizzontali. Anche se non abbiamo foto di un'anana bruna, riteniamo che anche in questo caso siano presenti delle nuvole. Naturalmente non somigliano a quelle che vediamo nei cieli della Terra. Sono composte di vapori di ferro e a volte la densità potrebbe essere tale da provocare piogge di ferro fuso. Un'esperienza che non auguriamo a nessuno. Nessuno. Fino ad ora gli astronomi hanno individuato solo un paio di centinaia di nane brune. E ancora restano molte domande irrisolte. Per esempio si sa che alcune sono circondate da dischi di polveri e gas. Si trasformeranno in sistemi solari? Questo è solo uno dei misteri insoluti che il cosmo riserva agli astronomi. Ma la scienza ci ha già rivelato che l'universo è un regno magico, popolato da nani e giganti, vagabondi e supernove. E lassù, nascosta nelle pieghe dell'esplosiva storia delle stelle, si trova la chiave per comprendere le origini del cosmo.

E una morte che fa tremare il cosmo. Tutto esplode con un lampo accecante. È l'esplosione più dirompente che si sia mai vista.

L'universo come non l'avete mai visto. Ecco come nasce e muore una stella. Simili ad abbacinanti città nel deserto, le galassie vagano nell'oscurità dell'universo. Sono composte da miliardi di luci brillanti, chiamate stelle. Sono innumerevoli.

Soltanto nella Via Lattea ce ne sono 400 miliardi. Solo nella nostra galassia. Ma come nascono le stelle? Come si spengono? E perché è proprio alla loro morte che l'umanità intera deve la propria esistenza?

La ricerca di risposte ha inizio qui, in una nube di polvere e gas che galleggia nel deserto interstellare. State osservando i pilastri della creazione. I pilastri della creazione sono una nursery cosmica.

Nelle zone centrali della galassia stanno nascendo nuove stelle. Situata a 7000 anni luce dalla Terra, questa formazione fa parte della nebulosa dell'Aquila, una tra miliardi di regioni dell'universo in cui si formano questi corpi celesti. I pilastri sono imponenti nuvole di polveri e idrogeno.

Ricordate la tavola periodica degli elementi? Quelli più leggeri sono in cima, idrogeno, elio, litio e così via. Scendendo si incontrano quelli più pesanti. L'idrogeno è il componente fondamentale delle stelle. È l'elemento più leggero, semplice e abbondante nell'universo.

Nell'arco di milioni di anni, gli ammassi di idrogeno e polveri in una nebulosa si addensano lentamente, formando nubi più piccole. È l'effetto di una forza a noi familiare. È la stessa che ci tiene su questo pianeta, che ci lega alla Terra. La gravità è la stessa forza che tiene insieme la materia e che dà vita ai pianeti, alle stelle e alle galassie dell'universo.

Per molti versi la gravità è la forma più importante dell'astronomia e la sua azione è alla base di uno degli eventi fondamentali del cosmo, la nascita delle stelle. Sono una delle unità più basilari prodotte dall'addensamento della materia. Ogni nebulose in addensamento può produrre dalle poche decine alle migliaia di corpi celesti. La formazione di una stella delle dimensioni del Sole, che misura 1.600.000 km in ampiezza, richiede un ammasso di gas e polveri cento volte più grande del nostro sistema solare. Queste nubi nascono con temperature bassissime, dell'ordine di centinaia di gradi centigradi sotto lo zero.

Man mano che la gravità le frammenta e le comprime, il calore inizia ad aumentare. Nel giro di qualche centinaio di migliaia di anni, la nebulosa ruota fino a formare un disco appiattito. La gravità fa sì che al centro si formi una sfera incandescente che supera il milione di gradi di temperatura.

Ora questo sistema ha raggiunto lo stadio di protostella. Dieci milioni di anni più tardi, il nucleo torrido di idrogeno del giovanissimo corpo celeste supera i dieci milioni di gradi. E accade qualcosa di incredibile. Il calore è tale da avviare un processo di fusione termonucleare.

Questo termine indica un processo in cui fa molto caldo e i piccoli atomi diventano grandi. Gli atomi di idrogeno si muovono così velocemente che si fondono, formandone uno di elio. E questa reazione è la reazione di un'atoma.

È una funzione nucleare che produce l'energia necessaria ad alimentare la stella nel suo arco vitale, rifornendola di una sorgente costante di luce e calore. Genera il proprio calore e la propria luminosità. Sono questi i requisiti essenziali di una stella.

È fondamentale che ci sia fusione. Dopo la nascita, inizia la lunga battaglia per la sopravvivenza, contro la forza di gravità. È la gravità che dà forma a una stella e che poi cerca di annientarla. Non si ferma un istante, continua la sua opera di aggregazione. Perciò, se la stella vuole continuare a vivere a lungo, deve trovare il modo di controbilanciarla.

La percepiamo ogni giorno, quando cerchiamo di saltare oppure durante un'arrampicata. C'è sempre la gravità che ti spinge giù. Per opporti hai bisogno di applicare una qualche forza che agisca nella direzione opposta.

Se hai una fune, puoi usare i tuoi muscoli per hissarti, cercando di resistere e di superare la spinta verso il basso. Ma questo non significa che la gravità non ci sia più. È sempre al lavoro.

E se non vuoi precipitare giù, devi continuare a combatterla. Se ti arrendi o la fune si rompe, finirai per cadere. Per le stelle è la stessa cosa. Cercano in continuazione di resistere al collasso gravitazionale. La gravità tende a schiacciare la stella verso il centro.

In questo caso la fusione nucleare è come la fune, sotto forma di pressione. Il calore fa muovere vorticosamente le particelle all'interno che esplodono verso l'esterno. Questo produce una pressione che permette alla stella di resistere alla gravità. A un certo punto le due forze si controbilanciano e il corpo celeste può bruciare tranquillamente. fino a quando non interviene qualche cambiamento.

Una stella passa a gran parte della sua esistenza in uno stato di equilibrio. È una fase che gli scienziati definiscono sequenza principale. Il nostro Sole sta attraversando proprio questa fase, ne siamo lieti, ci fornisce ogni giorno la stessa energia e questo rende possibile la vita.

Non tutte le stelle di sequenza principale sono uguali. Rispetto al sole alcune sono più piccole e fredde, altre molto più grandi e calde. Di solito il colore della luce emessa è rapportato all'intensità del calore prodotto.

Nel caso del sole, buona parte della luce è gialla. Se la temperatura fosse molto più alta, le lunghezze d'onda prevalenti sarebbero nello spettro del blu o persino dell'ultravioletto, mentre stelle più fredde tendono decisamente verso il rosso. Stelle rosse, piccole e fredde come Proxima Centauri, la più vicina a noi, sono note come Nane Rosse.

Possono arrivare ad appena un decimo della massa solare, con temperature superficiali più fredde di migliaia di gradi. Si tratta della tipologia più diffusa dell'universo. Rispetto a quelle simili al nostro sole, le nane rosse sono molto più frequenti. Ovviamente, emettendo una luce così fioca, nel cielo notturno non si distinguono. Quelle che vediamo sono quelle particolarmente luminose, molto più rare e distanti.

Dall'altro lato dello spettro abbiamo le enormi giganti blu. Con una temperatura media sulla superficie di 25.000°C possono avere una massa pari a 20 volte quella del Sole e una luminosità 10.000 volte superiore. E nell'arco vitale di questi corpi celesti le dimensioni contano eccome.

Nel loro caso, la massa è l'elemento fondamentale. La vita delle stelle più grandi è molto più breve, il che può sembrare strano, perché dal momento che hanno più carburante da bruciare, dovrebbero vivere più a lungo. Contrariamente a ciò che si può pensare, quelle con massa più grande consumano il loro carburante molto più rapidamente delle altre.

Immaginate due giocatori seduti al tavolo del blackjack. Vi aspettereste che quello con più denaro, cioè con più carburante, giochi più a lungo. Ma se ad ogni mano questo giocatore puntasse cifre enormi? Un giocatore che rischia molti più soldi e che ogni volta si gioca 10.000 euro finirà per bruciare tutto il suo capitale molto più in fretta.

Dunque più massa ha una stella, più la temperatura e la pressione sono alte e più rapida è la fusione. Il processo è molto più veloce. Il calcolo da fare è semplicissimo. Quant'è il carburante disponibile e a che velocità si consuma?

La vita delle stelle di massa elevata si esaurisce più in fretta, vivono più intensamente. Potrebbero morire dopo appena un milione di anni. Un astro con una massa dieci volte superiore a quella del Sole può avere un millesimo della sua longevità.

Quindi, mentre la nostra stella vivrà per circa dieci miliardi di anni, quella dieci volte più grande ne vivrà appena dieci milioni. La vita delle stelle di grandi dimensioni rientra nell'ordine dei milioni di anni. Per quelle di massa minore invece si parla di miliardi di anni o persino di trilioni.

Tutte le stelle di massa piccola nate nell'universo e ne nascono da più di 10 miliardi di anni, sono tutte nella loro infanzia. Nessuno di questi corpi celesti ha vissuto abbastanza da essere prossimo alla fine. Ma per tutte le stelle, compreso il nostro Sole, la sequenza principale non potrà durare in eterno.

Continuerà fin tanto che avrà carburante da bruciare. Quando finirà, la fusione si fermerà e la gravità avrà la meglio. È una forza che non si arresta mai, mentre il carburante prima o poi finisce.

Perciò la stella e l'arrampicatore hanno lo stesso terribile problema. Se non continuano ad opporsi alla gravità, faranno una brutta fine, una fine catastrofica. Le dimensioni di una stella non incidono solo su quanto vivrà, ma anche sul modo in cui morirà.

Quelle grandi esplodono con furia devastante, mentre le piccole sono condannate a spegnersi poco a poco. Il Sole è una stella di mezza età e di massa relativamente piccola. Ha brillato per 5 miliardi di anni, consumando la sua riserva di idrogeno come un giocatore che punta le sue fish con moderazione.

Così facendo può restare a giocare per parecchio tempo, proprio come un astro che brucia il suo idrogeno molto lentamente. Ma alla fine, prima o poi, perderà tutto il suo denaro. Gli scienziati prevedono che il Sole raggiungerà questo punto critico tra 5 miliardi di anni. La sua riserva di idrogeno sarà completamente esaurita.

La fusione nucleare si arresterà e la gravità inizierà a schiacciarla. A quel punto la situazione sarà disperata. Per poter sopravvivere una stella di questo tipo deve trovare una nuova fonte di carburante.

E non gli rimane che l'elio. Ma per iniziare a bruciarlo il nucleo deve essere dieci volte più incandescente di quando bruciava idrogeno. Non sarà in grado di trasformare quell'elio in elementi più pesanti come carbonio e ossigeno fino a quando il nucleo non diventerà abbastanza caldo. Questo perché è necessario che i nuclei degli atomi di elio siano abbastanza vicini.

A quel punto la forza nucleare prenderà il sopravvento costringendoli a fondersi. Ma proprio mentre la stella si sta contraendo ulteriormente, la natura interviene in suo aiuto. Infatti, proprio a causa della pressione gravitazionale che cerca di schiacciarlo, il nucleo si surriscalda. Quando raggiunge i 100 milioni di gradi, potrà fondere l'elio trasformandolo in carbonio.

È un ultimo disperato tentativo. Pur di trovare dei soldi, il nostro giocatore chiederà un prestito, dando la casa come garanzia. In realtà, quel denaro gli servirà solo a rimandare l'inevitabile, vale a dire di perdere tutto. Una stella invece è condannata a morire.

Dopo aver impiegato ben 10 miliardi di anni a consumare tutto il suo idrogeno, ne saranno sufficienti appena 100 milioni per esaurire la sua riserva di elio. Poi inizia il gran finale. Bruciato l'idrogeno, inizia a fondere l'elio.

Finito anche il suo lavoro, che tenta di fondere il carbonio senza riuscirci. Ma tutto questo accade nell'ultimo decimo del suo ciclo vitale. Lo straordinario calore prodotto dalla fusione dell'elio provoca il rigonfiamento degli strati esterni. A quel punto, la gravità... non riuscirà più a trattenere l'atmosfera esterna e la materia inizierà come a evaporare.

E attraverso una serie di quelli che definisco rigurgiti cosmici, lo strato più superficiale di gas si disperderà nello spazio. Queste scariche proiettate all'esterno saranno illuminate dalla stella incandescente. E questo provocherà il fenomeno che definiamo della nebulosa planetaria, una suggestiva nube brillante di gas che circonda il nucleo morente.

Ora che il nucleo non è più in grado di alimentare la fusione nucleare, potrà resistere all'inesorabile stretta della gravità? Quando una stella delle dimensioni del nostro Sole muore, espelle i suoi strati esterni. Esaurite le reazioni nucleari che generavano pressione verso l'esterno, la gravità prende il sopravvento.

La stella inizia a collassare su se stessa, proprio come uno scalatore sfinito che non riesce a tenersi alla fule. Se l'arrampicatore è troppo stanco per aggrapparsi, ha un'altra possibilità. Potrebbe trovare una sporgenza su cui sedersi. La gravità potrà spingerlo giù finché vuole, ma lui si appoggerà alla roccia, senza dover iniziare. impegnare altre energie per contrastarla.

C'è un certo tipo di stelle, per esempio il nostro Sole, che trovano un alleato nella loro lotta contro la forza di gravità. Per la stella in contrazione, questo aiuto insperato arriva dagli elettroni, dalle particelle atomiche a carica negativa. Agli elettroni non piace essere compressi fino al punto da essere schiacciati l'uno contro l'altro, perché tra loro non vanno molto d'accordo.

Se si compattano gli elettroni a sufficienza, la loro stessa pressione permette alla stella di opporsi alla forza di gravità. Quando il nucleo del nostro ipotetico Sole viene ridotto alle dimensioni della Terra. Subentra la pressione provocata dalla cosiddetta degenerazione degli elettroni.

La gravità non riesce a far collassare ulteriormente la stella, che si raffredda lentamente, fino a formare una nana bianca. Un bizzarro... Il carro corpo celeste simile a questo, Sirio B. Si può intravedere accanto alla sua compagna Sirio, l'astro più brillante del nostro cielo. Una nana bianca è un tipo di stella molto strana. è molto, molto densa.

Ha una massa circa 300.000 volte superiore al nostro pianeta, ma con un volume pari alla nostra Terra. Un cucchiaio della materia che la compone peserebbe parecchie tonnellate. È davvero qualcosa di incredibile.

Una anana bianca rappresenta l'ultimo stadio nella vita di una stella simile al Sole. Ma non è ancora la fine. Continuerà a brillare per miliardi di anni, emettendo gradualmente tutta l'energia residua. Di solito mi piace definirle stelle in pensione, nel senso che tutta la luce che le fa brillare è energia che hanno accumulato nel corso della loro normale esistenza quando trasformavano elementi più leggeri in più pesanti, proprio come il Sole sta facendo adesso.

È come se stesse spendendo i risparmi accumulati in vita. Sarà questo il destino della nostra stella? Ma per alcune nane bianche ci sarà il canto del cigno, con un po' di aiuto da parte di un amico. Perché se è vero che il Sole è un tipo solitario, più della metà delle stelle viaggia nel cosmo con almeno una compagna. La maggior parte delle stelle fa parte di sistemi binari o persino multipli.

Quelle binarie possono avere un destino molto diverso dalle altre. Se la trazione gravitazionale spinge una nana bianca a formare un sistema binario con un altro corpo celeste, potrebbe succhiare l'energia vitale alla compagna. La nana è più piccola, ma è molto densa e esercita una... attrazione tale che inizierà a risucchiare un flusso di idrogeno. Se assorbe materiale sufficiente e riesce ad accrescere la sua massa, potrebbe arrivare a raggiungere un limite instabile, più o meno il 40% di più rispetto alla massa del Sole.

A quel punto ci sarà un'esplosione catastrofica. E la nana bianca deflagrerà con un lampo accecante. È quello che definiamo un runway termonucleare. Questa esplosione titanica dà vita a una supernova di tipo 1A.

Non è questo il destino del nostro sole. Si spegnerà in maniera relativamente tranquilla. Ma se dovesse fare questa fine, avremmo bisogno di una crema solare con un fattore di protezione di miliardi per proteggerci da un lampo del genere.

Università della California. Berkeley. L'astronomo Alex Filippenko è uno dei più implacabili cacciatori di supernove al mondo. Negli ultimi dieci anni la sua squadra ne ha scovate più di 600. Un risultato incredibile, considerando che in una galassia in media questi fenomeni avvengono un paio di volte ogni secolo.

La ricerca di supernove equivale a scrutare la folla di uno stadio per individuare uno spettatore proprio nel preciso istante in cui sta scattando una foto col flash. Se dovessimo osservare ogni singola persona, una per volta, avremmo problemi a individuare proprio quella che sta scattando la foto. Filippenko aumenta le probabilità a favore allargando la sua ricerca alle singole stelle o alle singole...

galassie. Per farlo è ricorso all'aiuto di un assistente ipertecnologico. Ecco, questo qui è un motore di ricerca robotico per stelle che esplodono, le supernove.

È stato programmato per scattare automaticamente foto di più di un migliaio di galassie ogni notte e 7-8 mila galassie nell'arco di una settimana. Poi ripete il processo comparando le immagini di ogni galassia con quelle scattate in precedenza. Di solito tra le due istantanee non c'è nulla di diverso, ma a volte una stella esplode e allora nella nuova foto si può vedere un puntino particolarmente luminoso che nelle immagini precedenti non c'era.

Anche se una supernova è estremamente luminosa, la luce visibile è solo l'1% dell'1% dell'energia totale, un decimillesimo dell'intera energia sprigionata durante questa colossale esplosione. Le supernove del tipo 1A sono causate dall'esplosione di nane bianche. Molte altre, il cosiddetto tipo 2, sono la conseguenza della drammatica fine di stelle molto più consistenti, di massa pari a 8 o 10 volte quella del Sole.

Quando esauriscono la loro riserva di idrogeno, a differenza delle cugine più piccole, dispongono comunque della potenza necessaria alla fusione di altri elementi. I residui prodotti da ogni serie di reazioni nucleari alimentano la successiva, E così, verso la fine del suo ciclo vitale, questi astri somigliano alla sezione trasversale di una cipolla. Uno strato esterno del carburante originario, l'idrogeno, ingloba altri strati, composti da elementi sempre più pesanti.

Passa la fase normale della sua vita trasformando idrogeno in elio e poi elio in carbonio e ossigeno, poi ossigeno in neon e magnesio e poi in silicio e zolfo. Fino a quando questa enorme stella non crea un nucleo di ferro. Ma la trasformazione del ferro in elementi più pesanti non è affatto un bene.

Non mantiene alta la temperatura al suo interno perché questo processo... La trasformazione del ferro non sprigiona energia, ma la assorbe. Perciò il nucleo aumenta senza fondere e alla fine diventa instabile. Quando raggiunge una massa pari a una volta e mezzo quella del Sole, collassa.

E il collasso è violento. Nel giro di mezzo secondo, un nucleo grande quanto la Terra viene ridotto a un corpo di larghezza pari più o meno a 15 chilometri. In un istante il nucleo collassante rimbalza, facendo schizzare via gli strati superiori della stella e scatenando una delle esplosioni più potenti mai viste nel cosmo dai tempi del Big Bang.

Il collasso del nucleo di ferro spazza via il resto del... La stella in una colossale esplosione. Si tratta di un evento davvero incredibile, straordinario. Gli scienziati sono convinti che per l'universo, le supernove non rappresentino soltanto spettacolari giochi di luce. In realtà sono la sorgente di quegli elementi pesanti che costituiscono tutto ciò che ci circonda.

Tutto il ferro in questa fonderia proviene dall'esplosione di alcune stelle. Cataclismi giganteschi. Tutto. Tutto il ferro che vedete ovunque proviene da stelle che sono esplose. E c'è di più.

Anche tutti gli elementi più pesanti del ferro, direttamente o meno, sono il prodotto di supernove. E sono state proiettate nel cosmo da queste incredibili deflagrazioni. Quando il materiale di queste esplosioni si sparge nell'universo, diventa la materia di cui sono composti i pianeti, le lune, le nuove stelle. e crea qualcosa di ancora più straordinario. Se potessimo risalire fino ai nostri antenati più remoti, nel nostro albero genealogico troveremmo anche l'esplosione di una stella.

In pratica noi siamo composti di materia stellare o di polvere stellare come diceva Carl Sagan. Gli elementi del vostro corpo, e non in senso generico, ma proprio quelli che compongono il vostro organismo e che sono più pesanti dell'idrogeno e idrogeno. e dell'elio provengono da stelle morte da tempo. Il calcio nelle vostre ossa, l'ossigeno che respirate, il ferro nei globuli rossi del vostro sangue, il carbonio delle vostre cellule.

Tutti questi elementi sono il prodotto delle reazioni nucleari avvenute nelle stelle e sono stati scagliati nello spazio dalle supernove. Invece gli elementi più pesanti a partire dal ferro sono il prodotto di quelle stesse esplosioni. La deflagrazione di una supernova del tipo 2 irrora l'universo con elementi pesanti. Ma il nucleo della stella resta intatto.

È la gravità a finire il lavoro. Ma per ridurlo a qualcosa di più piccolo delle dimensioni di una nana bianca dovrà avere la meglio su questa strana forza. La pressione della degenerazione degli elettroni.

In effetti la gravità trova un modo per prevalere sulla tendenza degli elettroni a respingersi. Li combina con i protoni, trasformandoli in neutroni. A questo punto abbiamo un oggetto composto quasi interamente da neutroni.

Ora, che ne pensate? non ci sono più elettroni a ostacolarla, la gravità sembra averla meglio e il sistema collassa ulteriormente. Ma a quanto pare nemmeno i neutroni si piacciono granché. Quindi si forma un nuovo oggetto stabile, ancora più piccolo, ancora più denso, chiamata una stella di neutroni.

A confronto con quelle normali, le stelle di neutroni sono ciottoli cosmici. I neutroni possono misurare appena 20 chilometri di larghezza. Prendiamo una stella grande una volta e mezzo il Sole e comprimiamo tutto quel materiale in uno spazio molto piccolo, delle dimensioni di Manhattan. Abbiamo appena creato una stella di neutroni.

Confinando tutta quella massa in uno spazio così ristretto, si ottiene un corpo celeste estremamente denso. Un cucchiaino di questa materia peserebbe un miliardo di tonnellate. Le stelle di neutroni sono quanto di più straordinario e curioso si possa incontrare nell'intero universo.

Per un essere umano, trovarsi su uno di questi corpi celesti non sarebbe un'esperienza piacevole. Lassù, il suo peso passerebbe da una settantina a una settantina. tantina di chili a qualcosa come 10 miliardi di tonnellate. Il nostro organismo non può sopportare tutta quella pressione, quindi finirebbe spiaccicato sulla superficie. Senza contare che ruotano ad una velocità incredibile, in alcuni casi centinaia di volte al secondo.

E' proprio questa vorticosa rotazione che permette agli astronomi di individuarle. Alcune stelle di neutroni girano ad alta velocità e hanno un campo magnetico straordinariamente forte. Questa caratteristica, unita alla rotazione, spinge un gruppo di particelle cariche, gli elettroni, a disporsi lungo l'asse del campo magnetico.

E questi elettroni accelerati emettono luce, producono un raggio piuttosto concentrato. È come se avessimo un faro sempre acceso, ma che possiamo vedere soltanto quando il suo fascio luminoso entra nel nostro campo visuale. Logamente possiamo osservare la luce emessa da una stella di neutroni soltanto quando il suo raggio punta su di noi.

Quell'oggetto viene chiamato pulsar. Alcune stelle hanno una massa così grande, pari a 25 o 40 volte quella del Sole, che nemmeno una stella di neutroni potrebbe reggere sotto il peso del loro collasso. La gravità le comprimerà ulteriormente, riduciandole a un oggetto di densità infinita, tra i più affascinanti del cosmo. Un buco nero. Per certi versi, un buco nero rappresenta la morte definitiva di una stella.

In pratica, non è altro che il trionfo della gravità sulla massa. È il collosso totale di una stella, una stella di massa enorme. Questo collasso crea una regione dello spazio in cui la materia è compressa a una tale densità che il suo campo gravitazionale è irresistibile.

Sono straordinari perché nulla può sfuggirgli, nemmeno la cosa più veloce che conosciamo, la luce. Questo è ciò che accadrebbe se provassimo ad accendere una torcia. Il suo fascio tornerebbe indietro e quindi dall'esterno non saremmo in grado di vederlo.

Da qui il nome di buco nero. Di solito si ritiene a torto che i buchi neri risucchino tutto quello che li circonda nell'universo, un po' come giganteschi aspirapolvere cosmici. In realtà non è affatto così. È vero, alcuni oggetti... Tutti vengono risucchiati al loro interno, ma se ci si trova a una distanza sufficiente nella giusta traiettoria, si può sfuggire alla loro attrazione.

Da tempo, gli scienziati sospettano che ci sia un'altra classe di supernove, provocata da un'altra classe di supernove. da stelle ancora più grandi, con esplosioni ancora più esplosive. Collassi così catastrofici che dietro non si lasciano nulla, nemmeno un buco nero.

Nessuno aveva mai assistito a un simile fenomeno, fino ad ora. Persino dopo miliardi di anni, l'universo continua a sorprenderci con la sua enorme potenza. Nell'autunno del 2006, gli astronomi osservano la più grande esplosione mai registrata da occhio umano.

A deflagrare è un'enorme stella situata a 240 milioni di anni luce dalla Terra. Alex Filipenko e il suo team dell'Università della California con sede a Berkeley restano senza parole. L'energia totale sprigionata è stata cento volte superiore a quella emessa dalla normale esplosione di una stella di grande massa. È stato qualcosa di incredibilmente potente. Una normale supernova è il risultato dell'esplosione di una stella di massa 10 volte superiore a quella del nostro Sole.

Invece la supernova 2006 GY, come l'hanno chiamata gli astronomi, sembra essere stata provocata da un corpo celeste di massa superiore di 150 o persino 200 volte. Non esiste stella di massa maggiore. Gli scienziati stanno ancora studiando le conseguenze del cataclisma.

Ma sono dell'idea che la supernova 2006 GY abbia molto da insegnarci sui primi astri che hanno popolato il nostro universo. In effetti riteniamo che le stelle di prima generazione fossero tendenzialmente di massa enorme e che probabilmente sono esplose allo stesso modo. Sarebbero state proprio queste esplosioni a errorare l'universo con elementi pesanti. Queste stelle di massa eccezionale sono le più grandi fabbriche di ferro nell'universo. Una sola stella pari a 150 volte il nostro Sole può produrre l'equivalente in ferro di 20 o 25 masse solari.

È incredibile! È il ciclo della vita, nel cosmo come qui, sulla Terra. Quando le stelle di grande massa, quelle che nel proprio nucleo producono elementi pesanti, muoiono in maniera così spettacolare, generano i semi delle prossime generazioni di stelle.

Stelle che avranno maggiori probabilità di essere circondate da pianeti che contengono gli ingredienti della vita. Le supernove non sono gli unici eventi ricchi di energia nel ciclo vitale di una stella. Proprio ora, nell'universo, un migliaio di coppie di stelle sono impegnate in una bacinante danza di fuoco.

Secondo alcuni, sono condannate alla catastrofe. L'astrofisico Joshua Burns dell'Università delle Hawaii studia le collisioni tra stelle. Questi fenomeni non sono osservabili.

Quando sono così vicine tra loro, le stelle appaiono come un unico puntino luminoso, persino alla lente del telescopio più sofisticato. Per questo ricorriamo al computer. Usando modelli informatici, gli astrofisici possono prendere due tipi differenti di stelle e scoprire cosa accade quando vengono coinvolte in uno scontro di questo genere. I modelli creano situazioni ipotetiche di cui possiamo seguire l'evoluzione.

È un po' come studiare gli effetti degli incidenti stradali facendo scontrare tra loro diversi modelli di auto in un parcheggio. Tra le esplosioni più spettacolari simulate dagli astrofisici c'è lo scontro tra due stelle di neutrone. Di solito si attraggono reciprocamente, orbitando una attorno all'altra e così facendo disturbano lo spazio-tempo che le circonda, emettendo onde di energia.

Questo le costringe a rallentare, il che le fa avvicinare sempre di più. Quando ormai sono vicinissime, ruotano a centinaia o addirittura migliaia di volte al secondo. E il finale è drammatico. Quando due stelle di neutroni si scontrano, si stanno muovendo quasi alla velocità della luce. Anche se la collisione finale richiede solo una frazione di secondo, sprigiona più energia di quanta il Sole ne emetterà nel suo intero ciclo vitale.

Grazie ai modelli informatici possiamo anche prevedere cosa accadrebbe se una nana bianca ad alta densità si scontrasse contro il nostro Sole. Sarebbe un evento spaventoso. Quando la nana bianca è abbastanza vicina, il suo campo gravitazionale inizierebbe a distorcere il Sole, che quindi perderebbe la sua forma sferica. Si trasformerebbe in una specie di uovo. Entrando in contatto a velocità supersonica.

La nana bianca provocherebbe un'enorme onda d'urto dalle conseguenze devastanti. E questo produrrebbe così tanta energia termonucleare da far esplodere il Sole. La cosa incredibile è che la nana bianca impiegherebbe appena un'ora a squarciare la nostra stella e ad annientarla.

Se accadesse una cosa del genere, la vita sulla Terra sarebbe condannata. Per fortuna, la probabilità che questo accada è remota, perché questa parte della Via Lattea è scarsamente popolata. Mentre continuano il loro viaggio attorno al centro della galassia, le stelle continuano a sfiorarsi tra loro e a interagire. Dunque siamo in una situazione di traffico intenso, ma dal momento che la distanza tra loro è così grande, la possibilità di uno scontro è alquanto remota. Se ci sedessimo su questa spiaggia ad attendere una collisione che coinvolga il Sole, dovremmo aspettare parecchio.

Nell'arco dell'intera esistenza della nostra stella, la probabilità di un simile evento è di una su un miliardo. Ma ci sono risultati. regioni delle galassie in cui le probabilità di uno scontro sono molto maggiori. Zone in cui la gravità fa ammassare migliaia, forse milioni di stelle, che vanno a formare un ammasso globulare.

E a confronto con i bracci della spirale della Via Lattea, somigliano alla pista di un devastante autoscontro. Le probabilità che due stelle collidano nei bracci della spirale della Via Lattea sono solo una su un miliardo. Ma rispetto alla nostra galassia, in un ammasso globulare, le stelle hanno una densità superiore di un milione di volte.

Nella Via Lattea tutto procede più o meno nella stessa direzione. In un ammasso globulare invece non esiste un movimento organizzato. Le stelle orbitano attorno al centro, seguendo direzioni completamente diverse.

Alcune vanno da una parte, altre nella direzione opposta. In questa situazione caotica e affollata si verifica in media una collisione ogni 10.000 anni. Tutte le stelle di un ammasso sono nate più o meno nello stesso periodo.

Perciò quando gli astronomi ne osservano uno particolarmente vecchio, non si aspettano di trovarci stelle giovani. La cosa strana è che di solito in questi agglomerati si nascondono strani oggetti misteriosi. Grandi stelle blu molto più giovani di quelle piccole e fioche che le circondano. Si chiamano vagabonde blu e in teoria non dovrebbero esistere.

Il mistero è che sono molto più giovani di quanto dovrebbero essere. Le stelle con quella massa e quella luminosità presenti in questi ammassi avrebbero dovuto spegnersi miliardi di anni fa. La domanda perciò è, da dove saltano fuori? Come sono finite in queste formazioni?

L'astrofisico Joshua Barnes crede di conoscere la risposta. ritiene che le vagabonde blu siano il risultato delle collisioni tra stelle di sequenza principale più vecchie e fiocche. Uno scontro tra due astri in sequenza principale simili al Sole è relativamente tranquillo. La loro gravità reciproca le unisce in una spirale.

Dopo aver perso l'energia del movimento, passeranno attraverso una serie di fasi. Si surriscaldano e si gonfiano, avvicinandosi tra loro a formare una spirale. Si avvicineranno sempre di più fino ad unirsi, fondendosi.

Quindi, invece di scatenare una catastrofe, le due stelle vanno a formare un'unica stella, molto più massiccia. In pratica è come prendere due stelle vecchie e piccole e metterle insieme per ottenerne una terza che ha il doppio della massa. Questo fa sì che sia anche molto più luminosa di tutte quelle che formano l'ammasso e che emetta una luce blu. Per questo sembra vagabondare dietro alle altre.

Il mistero delle vagabonde blu sembra essere risolto. Tuttavia, l'universo è pieno di altri strani fenomeni che sembrano sfidare le leggi della scienza. Buchi neri, stelle di neutrone e nane bianche rappresentano tutti lo stadio finale della vita di una stella. Ma ci sono strani corpi celesti che non brillano come gli altri. Non sono pianeti e non sono stelle.

Sono le nane brune. In pratica è una stella mancata. L'astronomo Michael Liu dell'Università delle Hawaii scruta i cieli alla loro ricerca. Le stelle emettono molta luce ed è facile individuarle, ma le nane brune hanno una temperatura molto bassa e quindi sono fioche, quindi possiamo vederle solo se sono molto vicine a noi. Gli ingredienti che le compongono sono simili a quelli di...

di qualunque altra stella. Ma manca la massa necessaria ad alimentare la fusione nucleare. Se a meno dell'8% della massa del Sole non può produrre energia e non raggiunge lo stadio successivo. Queste stelle mancate assumono un comportamento più simile ai pianeti.

Se sorvolassi la superficie di una stella su una nave spaziale, non vedrei nulla di simile a nuvole o montagne. Nel caso di una nana bruna, sarebbe molto diverso. Pensiamo che le loro attività sono molto diverse. atmosfere somiglino ad una versione enorme del pianeta Giove.

Provate a visualizzarlo. La superficie presenta delle nubi con una specie di struttura a bande orizzontali. Anche se non abbiamo foto di un'anana bruna, riteniamo che anche in questo caso siano presenti delle nuvole. Naturalmente non somigliano a quelle che vediamo nei cieli della Terra.

Sono composte di vapori di ferro e a volte la densità potrebbe essere tale da provocare piogge di ferro fuso. Un'esperienza che non auguriamo a nessuno. Nessuno. Fino ad ora gli astronomi hanno individuato solo un paio di centinaia di nane brune.

E ancora restano molte domande irrisolte. Per esempio si sa che alcune sono circondate da dischi di polveri e gas. Si trasformeranno in sistemi solari?

Questo è solo uno dei misteri insoluti che il cosmo riserva agli astronomi. Ma la scienza ci ha già rivelato che l'universo è un regno magico, popolato da nani e giganti, vagabondi e supernove. E lassù, nascosta nelle pieghe dell'esplosiva storia delle stelle, si trova la chiave per comprendere le origini del cosmo.

Transcript for:Ciclo di Vita delle Stelle e Supernove

Transcript for:
Ciclo di Vita delle Stelle e Supernove