Evoluzione stellare. Nascita, evoluzione e fine di una stella.

L’evoluzione stellare è l’insieme dei cambiamenti che una stella sperimenta nel corso della sua esistenza. Dopo la sua formazione, la stella diventa stabile quando incomincia a produrre energia attraverso la fusione nucleare. Si stabilisce un equilibrio idrostatico al suo interno (cioè la pressione degli strati esterni uguaglia quella della radiazione prodotta al centro). La stella passa il 90% della sua vita nella fase di sequenza principale, bruciando idrogeno per formare elio. Quando “finisce” l’idrogeno la stella esce dalla sequenza principale ed entra nel ramo delle giganti o supergiganti rosse. A seconda della massa della stella, essa può evolvere in modo diverso e terminare la sua vita come nana bianca, stella di neutroni o buco nero.

Le fasi dell'evoluzione stellare a seconda della loro massa

Le fasi dell’evoluzione stellare di una stella di massa simile al Sole

Nel corso del tempo, la struttura di una stella subisce modificazioni, passando attraverso una serie di fasi, caratterizzate da luminosità e temperatura differenti, che rappresentano il ciclo di vita stellare. Le fasi dell’evoluzione stellare sono schematizzate come segue:

- Formazione della protostella

- Sequenza principale

- Gigante rossa

- Nebulosa planetaria

- Nana bianca

Ecco le caratteristiche di ogni fase dell’evoluzione stellare:

- Formazione della protostella: la stella si forma a partire da una nube di gas e polveri interstellari

- Sequenza principale: la stella brucia idrogeno nel suo nucleo per produrre energia

- Gigante rossa: la stella si espande e raffredda, bruciando elio nel suo nucleo

- Nebulosa planetaria: la stella espelle i suoi strati esterni, formando una nebulosa planetaria

- Nana bianca: il nucleo della stella si contrae fino a diventare una nana bianca

Che differenza c'è tra una gigante rossa e una nana bianca?

Una gigante rossa è una stella di dimensioni enormi, anche se di massa relativamente piccola (perché è la sua massa originale che si è “espansa”): è la penultima fase della vita di una stella come il Sole, mentre una nana bianca è ciò che rimane alla fine di tutto. In altre parole, una gigante rossa è una stella che ha esaurito l’idrogeno nel suo nucleo e ha iniziato a bruciare elio, mentre una nana bianca è il nucleo di una stella che ha esaurito tutto il suo combustibile e si è contratta a causa della forza gravitazionale.

L’evoluzione stellare di una stella molto più massiccia del Sole è diversa

L’evoluzione stellare di una stella di grande massa è un processo molto complesso che può portare alla formazione di una supernova di una stella di neutroni o persino di un buco nero. Quando la massa di una stella eccede le 8 - 10 masse solari, la contrazione gravitazionale riesce a innescare ulteriori fusioni nucleari che portano la stella a dimensioni di una supergigante. In questo stadio, la stella può avere un nucleo di ferro che non può essere ulteriormente fuso e quindi non può più produrre energia. Questo porta alla fine della vita della stella e alla sua esplosione in una supernova. La massa residua del nucleo della stella può collassare su se stesso formando un buco nero.

Cosa è una supernova?

Una supernova è il risultato dell’esplosione stellare di una o più stelle. Ci sono due tipi di supernovae, quelle che si formano con una massa 10 volte quella del Sole e quelle che sono meno massiccie. Le stelle che sono 10 volte le dimensioni del Sole sono chiamate stelle massicce. Queste stelle producono una supernova molto più luminosa quando giungono al termine. L’esplosione espelle la maggior parte o tutto il materiale che costituisce la stella a velocità che possono arrivare a 30000 km/s (10% della velocità della luce), producendo un’onda d’urto che si diffonde nel mezzo interstellare. Ciò si traduce in una bolla di gas in espansione che viene chiamata resto di supernova.

Cosa è una stella di neutroni?

Una stella di neutroni è un oggetto estremamente compatto e denso che si forma quando una stella massiccia esplode in una supernova. Si tratta di un residuo stellare che ha una massa compresa tra 1,4 e 3 masse solari. La stella di neutroni è costituita da neutroni elettricamente neutri, che si trovano in uno stato di materia estremo. Le stelle di neutroni sono oggetti molto interessanti per gli astronomi perché presentano proprietà fisiche estreme, come la densità e il campo magnetico.

Che densità ha una stella di neutroni?

Per fare un esempio concreto, consideriamo una stella di neutroni con raggio di 15 km e massa pari a 1,4 volte quella del Sole; essa avrà una densità di 1,98 x 1011 kg/cm3, vale a dire 198 milioni di tonnellate per centimetro cubo. La densità delle stelle di neutroni è estremamente alta-circa 1014 volte quella dell’acqua.

Che proprietà hanno i buchi neri?

I buchi neri sono oggetti estremamente densi che si formano dall’estinzione di un particolare tipo di stelle, caratterizzate da valori di massa elevatissimi. I buchi neri più semplici hanno una massa, ma non carica elettrica né momento angolare. Il raggio del buco nero deve essere inferiore al raggio di Schwarzschild.

I buchi neri generano un campo gravitazionale tanto intenso da attrarre la luce e costituiscono ad oggi un grande mistero. Per maggiori informazioni sui buchi neri, leggi il nostro post sui buchi neri su questo stesso blog.