16/01/14

Come si può ingrassare una stella senza farla esplodere? **

Che le stelle ben più grandi del Sole esistano è un dato di fatto. Le vediamo sia da vive che da … morte. Tuttavia, come possano nascere è un processo non del tutto chiaro. Quando una nube molecolare inizia a contrarsi e a collassare, la sua evoluzione porta normalmente a vari nuclei che si staccano tra di loro e giungono in fretta alle condizioni necessarie per innescare la fusione dell’idrogeno. In altre parole, non vi è bisogno di accumulare troppa massa per iniziare la gestazione di una stella. La stessa stella rifiuta ulteriore materia e trova il suo equilibrio tra gravità e forze nucleari. Sembrerebbe quindi impossibile riuscire ad accumulare una massa molto superiore a quella sufficiente a creare una stella come il Sole o anche molto più piccola. Non per altro esse sono le più comuni. Le giganti sono una vera e propria anomalia e si è anche pensato che potrebbero seguire un comportamento diverso.

Per risolvere la questione, la cosa migliore è andare a studiare da vicino cosa succede all’interno di una nube molecolare in una fase molto primitiva. Oggi vi è uno strumento ideale per questo scopo: ALMA.

Esso è stato diretto verso il “cuore” di alcune delle più scure, fredde e dense nubi della nostra galassia, in modo da assistere alla formazione stellare e stabilire le modalità utilizzate. Queste nubi si trovano nella costellazione dell’Aquila e dello Scudo, a circa 10 000 anni luce da noi. Essendo così massicce e dense, la gravità deve avere ormai stravinto sulla pressione del gas e deve avere iniziato a farlo collassare. Se tutto andasse secondo le teorie di formazione stellare, dovrebbero già trovarsi nuclei capaci di brillare tra le tenebre, neonati al loro primo urlo. Questa, però, non sarebbe una grande scoperta (si fa per dire…).

Ben più importante sarebbe trovare una massa enorme di gas ancora freddo, senza segno di una protostella al suo interno. Solo questo nucleo potrebbe dare luogo a una stella gigante. In poche parole, si deve trovare qualcosa che continui ad accumulare massa, senza però riuscire ancora lanciare i suoi primi bagliori. Un vero e proprio ritardo della nascita, un qualcosa che riesca a controbilanciare la forza di gravità sempre crescente senza bisogno di reazioni nucleari. Questo sarebbe il primo punto da risolvere.

Esistono queste nubi oltremodo massicce, ma ancora incapaci di dare il via alla fusione nucleare? ALMA ha provato a rispondere e, perciò, ha cercato di vedere se nuclei di dimensioni anomale siano o non siano ancora freddi e inattivi. Per far ciò ha usato un “tracciante” perfetto: il deuterio, un isotopo dell’idrogeno. Esso può esistere combinato ad altri elementi solo se la temperatura del gas è decisamente fredda. Appena inizia il riscaldamento esso si trasforma nel più comune e resistente isotopo che forma tutte le stelle. La presenza di deuterio è, quindi, una specie di termometro che assicura che all’interno di un nucleo denso e massiccio ancora niente sia successo.

ALMA è riuscito nel suo intento e ha visto perfettamente sia zone di formazione di stelle “normali” sia nubi enormi ancora in netto ritardo. A questo punto, però, bisognerebbe capire che cos’è che riesce a controbilanciare l’enorme forza di gravità permettendo al futuro nucleo stellare di raggiungere una massa esagerata. Un processo simile a quello del Sole, ma -in qualche modo- rallentato di decine o di centinaia di volte.

nubi fredde
Questa immagine di ALMA mostra due nuclei principali, evidenziati attraverso le emissioni di una particolare molecola formata da due atomi di azoto e uno di deuterio. Quello di destra è particolarmente arrotondato e “luminoso” (e quindi a bassa temperatura). Da essa nascerà una super stella. Il nucleo di sinistra è meno luminoso ed è fortemente deformato e “spezzetato”, implicando una frammentazione in vari nuclei dove, probabilmente, stanno formandosi stelle relativamente piccole. Fonte: Bill Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

Per adesso, si fanno solo speculazioni. Una tra queste riguarderebbe la presenza di forti campi magnetici creatisi all’interno della nube, in grado di evitare il collasso gravitazionale il più a lungo possibile e far crescere a dismisura la materia a disposizione del neonato. Cosa origini questi campi magnetici è ancora un mistero.

Il primo passo è stato comunque fatto: la differenza tra stelle piccole e grandi si deve solo alle condizioni esistenti all’interno della nube e non al tipo di materia che le forma e le nutre: il cibo è esattamente lo stesso.

7 commenti

  1. beppe

    Credo che l'isotopo Deuterio sia resistente a temperature di milioni di gradi... Forse è lo ione di idrazina che esiste a temperature molto basse... :oops:

  2. caro beppe,
    da quanto ho capito io, il problema è che il deuterio si combina con altri elementi solo a bassissime temperature, mentre viene rimpiazzato dall'isotopo comune a temperature elevate. Ti torna? Se è così cambio un po' la presentazione che può far pensare al deuterio isolato...

  3. beppe

    Credo che sia così, che sia la molecola deuterata  più instabile...

  4. davide1334

    ah,quante cose dobbiamo ancora scoprire...d'altronde pare essere più semplice capire il "fine" che i meccanismi che portano ad esso,visto che abbiamo in egual misura bisogno delle giganti per gli elementi e delle nane per fare da mamma affidabile ai pianeti come il nostro...che meraviglia l'universo

  5. bella la tua riflessione, caro davide! :-P

  6. Pier Francesco

    Davvero singolare: queste stelle giganti impiegano molto più tempo del "normale" per nascere e poi consumano il loro carburante molto più rapidamente...è ingiusto!! Già fanno una fatica enorme ad accendersi e poi tocca loro pure una vita breve! :-D :-P

    Ho invece una domanda. Non capisco come possano entrare in gioco i campi magnetici: in che modo pssono ostacolare il collasso gravitazionale? Lo chiedo perché, in genere, i campi magnetici esercitano la loro influenza su particelle cariche: i gas della nube sono quindi "elettrizzati"?

  7. Beh sì, Pier... la temperatura del nucleo interno cresce e la materia che sta cadendo si ionizza...

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