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Immagine: ESO

Evoluzione delle stelle

Esplosione di rabbia di una stella neonata - quando le giovani stelle espellono gas che incontra la polvere, si formano queste affascinanti nubi
Esplosione di rabbia di una stella neonata - quando le giovani stelle espellono gas che incontra la polvere, si formano queste affascinanti nubi
Esplosione di rabbia di una stella neonata - quando le giovani stelle espellono gas che incontra la polvere, si formano queste affascinanti nubiImmagine: ESA/Hubble & NASA, B. Nisini
Immagine: ESA/Hubble & NASA, B. Nisini

Le stelle hanno una vita lunga, ma comunque finita. Nascono da nubi di gas e, a seconda del tipo di stella, seguono un percorso evolutivo diverso prima di morire.

Nascita di una stella

La forza motrice alla base della formazione di una stella è la forza di gravità. È grazie alla gravità che la Terra ci trattiene sulla sua superficie e che la Luna provoca le maree negli oceani. Le grandi masse possono quindi esercitare una forza di attrazione incredibilmente forte, che gioca un ruolo decisivo nella nascita delle stelle: nel mezzo interstellare è presente del gas che può condensarsi in enormi nubi, costituite principalmente da idrogeno. Una nube di gas di questo tipo può pesare diverse migliaia di masse solari. Se la densità critica della nube viene superata, essa inizia a collassare e il gas presente viene compresso. Più alta è la densità del gas, più veloce è il collasso, quindi presto iniziano a collassare anche le sottostrutture all'interno della nube. Questo processo è più veloce del collasso totale e porta alla frammentazione della nube. Da un frammento si forma infine una protostella. Questa non è ancora una vera e propria stella, poiché al suo interno non è ancora iniziata la fusione nucleare. Una protostella si trova tuttavia in equilibrio idrostatico, ovvero la pressione interna del gas contrasta la forza di gravità con tale forza che le due forze si annullano a vicenda e l'oggetto non viene ulteriormente compresso.

Vita e morte delle stelle

A questo punto, i percorsi di vita delle protostelle appena formate iniziano già a separarsi. A seconda della massa che hanno accumulato, il loro sviluppo prende direzioni molto diverse. I processi nelle diverse fasi di vita di una stella sono complessi. Qui l'evoluzione è rappresentata in modo leggermente semplificato.

Eoluzione stellare in funzione della massa della protostella
Eoluzione stellare in funzione della massa della protostellaImmagine: Sarah Arnold
Eoluzione stellare in funzione della massa della protostella
Eoluzione stellare in funzione della massa della protostellaImmagine: Sarah Arnold

Se la massa della protostella è molto ridotta (inferiore a circa 0,08 masse solari), al suo interno non si raggiungono temperature sufficientemente elevate per la fusione nucleare. Una stella di questo tipo non inizia quindi mai a brillare, ma si contrae fino a formare un corpo simile a un pianeta, denominato nana bruna.

Le stelle leggere (da circa 0,08 a 0,26 masse solari) trascorrono tutta la loro vita convertendo l'idrogeno in elio. Dopo aver esaurito l'idrogeno, si contraggono in cosiddette nane bianche, che si raffreddano gradualmente e alla fine si spengono.

Le stelle medie (da circa 0,26 a 8 masse solari) inizialmente trasformano l'idrogeno del nucleo in elio. Successivamente, la combustione dell'idrogeno prosegue nel guscio che circonda il nucleo di elio. La parte esterna della stella si espande e inizia la sua fase gigante. Nel nucleo si verifica quindi un'improvvisa combustione dell'elio (elio flash). Dopo la completa conversione dell'elio centrale in carbonio, la combustione dell'elio prosegue nuovamente negli strati esterni. Gli strati esterni della stella gigante vengono infine espulsi. Dall'involucro distaccato si forma una nebulosa planetaria. La stella all'interno della nebulosa si evolve in una nana bianca.

Nelle stelle massicce (da circa 8 a 15 masse solari) i processi di fusione sono complessivamente molto più rapidi. Il nucleo di carbonio che si forma può incendiarsi improvvisamente (flash di carbonio), provocando l'esplosione dell'intera stella. Si parla allora di supernova.

Le stelle supermassicce (oltre 15 masse solari) riescono a compiere ulteriori fasi di fusione prima della loro fine, cosicché alla fine rimane un nucleo di ferro, seguito da gusci di silicio, ossigeno, carbonio, elio e, all'esterno, idrogeno. Poiché il ferro si trova alla fine della catena di reazioni, le fonti energetiche centrali della stella sono ormai esaurite e il nucleo di ferro collassa formando una stella di neutroni o un buco nero. Anche in questo caso, una supernova, innescata dal collasso del nucleo, segna la fine della stella.