Come muoiono le stelle?

Le stelle iniziano la loro vita quando la fusione dell'idrogeno si accende nei loro nuclei densi e caldi. Una volta avviato il processo, il gioco è avviato. L'attrazione gravitazionale di tutta la massa della stella cerca di comprimerla in un minuscolo punto, ma l'energia rilasciata dalla fusione si spinge verso l'esterno, creando un delicato equilibrio che può persistere per milioni o addirittura trilioni di anni.

Le piccole stelle vivono un tempo incredibilmente lungo. A causa della loro piccola statura, non hanno bisogno di molta energia per bilanciare l'attrazione gravitazionale verso l'interno, quindi sorseggiano solo le loro riserve di idrogeno. In una spinta bonus, le atmosfere di queste stelle circolano costantemente, attirando idrogeno fresco dagli strati esterni al nucleo, dove può alimentare il fuoco continuo.

Tutto sommato, una tipica stella nana rossa brucerà felicemente idrogeno nel suo nucleo per trilioni di anni. Non troppo malandato.

Man mano che queste piccole stelle invecchiano, diventano costantemente più luminose fino a quando non esplodono vagamente, diventando un grumo inerte e noioso di elio e idrogeno che gironzolano per l'universo senza badare agli affari di nessuno tranne che ai propri.

È un destino doloroso, ma almeno è tranquillo.

Il gran finale

Quando le stelle massicce nel nostro universo muoiono, è molto più violento. A causa dell'aumento della massa di queste stelle, le reazioni di fusione devono avvenire molto più velocemente per mantenere l'equilibrio con la gravità.

Nonostante siano molto più pesanti delle loro cugine nane rosse, queste stelle hanno una durata di vita molto più breve: nel giro di pochi milioni di anni (che date le scale temporali astronomiche potrebbero anche essere la prossima settimana) muoiono.

Ma quando le stelle massicce muoiono, si spengono in tutto il loro splendore. Le loro enormi dimensioni significano che c'è abbastanza pressione gravitazionale non solo per fondere l'idrogeno, ma anche l'elio. E carbonio. E ossigeno. E magnesio. E silicio. Un buon numero degli elementi della tavola periodica viene prodotto all'interno di queste stelle giganti verso la fine della loro vita.

Ma una volta che queste stelle formano un nucleo di ferro, la musica si interrompe e la festa è finita.

Tutto il materiale che circonda il ferro si schiaccia sul nucleo, ma la fusione del ferro non rilascia energia per contrastarlo. Invece, il nucleo si contrae a densità così incredibili che gli elettroni vengono spinti all'interno dei protoni, trasformando l'intero nucleo in una gigantesca palla di neutroni.

Quella palla di neutroni è in grado di resistere temporaneamente, almeno a resistere al collasso schiacciante, innescando un'esplosione di supernova. Una supernova rilascerà più energia in una settimana di quanta ne rilascerà il nostro sole nel corso dei suoi 10 miliardi di anni di vita. L'onda d'urto e il materiale espulsi durante l'esplosione creano bolle nel mezzo interstellare, distruggono le nebulose e inviano persino materiale che fuoriesce dalle galassie stesse..

È uno dei luoghi più spettacolari dell'intero universo. Quando le supernove si verificano nel nostro collo dei boschi galattici, le esplosioni sono abbastanza luminose da apparire durante il giorno e possono essere persino più luminose della luna piena di notte.

Abbastanza intenso, e che strada da percorrere.

Un'immagine di Hubble This Web Telescope di una gigante rossa che perde i suoi strati esterni di gas per diventare una nana bianca. (Credito immagine: NASA/ESA/K. Noll (STScI)/The Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

Un ultimo spettacolo

Sono le stelle di media grandezza che subiscono il peggior destino. Troppo grandi per spegnersi tranquillamente nella notte e troppo piccoli per innescare un'esplosione di supernova, si trasformano invece in mostri raccapriccianti prima di capovolgersi alla fine.

Per queste stelle medie (che include stelle come il nostro sole), il problema è che una volta che una palla di ossigeno e carbonio si forma nel nucleo, non c'è abbastanza massa che la circonda per fonderla in qualcosa di più pesante. Quindi sta semplicemente lì, diventando più caldo di giorno in giorno. Il resto della stella reagisce a quell'inferno nel nucleo, gonfiandosi e diventando rosso, producendo una gigante rossa. Quando il nostro sole si trasforma in una gigante rossa, il suo bordo raggiungerà quasi l'orbita della Terra.

Quella fase di gigante rossa è instabile e stelle come il nostro sole subiranno convulsioni, collasseranno e si rigonfieranno più e più volte, con ogni evento che lancerà venti che trasportano la maggior parte della massa del sole nel sistema solare.

Nella sua agonia finale, una stella di medie dimensioni sputa fuori le sue viscere per formare una nebulosa planetaria effervescente, sottili fili di gas e polvere che circondano il nucleo di carbonio e ossigeno ora esposto al centro. Quel nucleo riceve un nuovo nome quando viene esposto al vuoto di Questa Rete: una nana bianca.

La nana bianca illumina la nebulosa planetaria circostante, energizzandola per circa 10.000 anni prima che il cadavere stellare si raffreddi troppo per consentire tali spettacoli di luce.

Sebbene belle e sconcertanti da vedere al telescopio, le nebulose planetarie sono il prodotto della morte violenta e torturata di una stella. Seducente, sì, ma anche ossessionante da contemplare.

Scopri di più ascoltando l'episodio "Cosa succede quando le stelle muoiono?" sul podcast Ask A This Webman, disponibile su iTunes (si apre in una nuova scheda) e sul Web all'indirizzo http://www.askaspaceman.com . Grazie a Mitchell L. per le domande che hanno portato a questo pezzo! Fai la tua domanda su Twitter usando #AskASpaceman o seguendo Paul @PaulMattSutter e facebook.com/PaulMattSutter .

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