Stella
Una stella è una palla molto grande di materia calda incandescente nello spazio. Questa materia è chiamata plasma. Le stelle sono tenute insieme dalla gravità. Emettono calore e luce perché sono molto calde.
Le stelle sono calde perché al loro interno avvengono reazioni nucleari. Queste reazioni sono chiamate fusione nucleare. La fusione nucleare produce luce e calore e crea elementi chimici sempre più grandi. Le stelle hanno molto idrogeno. La fusione nucleare trasforma l'idrogeno in elio. Quando una stella diventa vecchia, comincia a cambiare l'elio in altri elementi chimici più grandi, come il carbonio e l'ossigeno. La fusione produce molta energia. L'energia rende la stella molto calda. L'energia prodotta dalle stelle si allontana (irradia) da esse. Gran parte dell'energia se ne va come luce. Il resto se ne va come altri tipi di radiazioni elettromagnetiche.
Una regione di formazione stellare nella Grande Nube di Magellano. Immagine NASA/ESA
L'ammasso stellare aperto Pismis 24 si trova nella nebulosa NGC 6357. Ha alcune delle più grandi stelle conosciute. Pismis 24-1 ha quasi 300 volte la massa del Sole. È un sistema multiplo di almeno tre stelle. Le strane forme assunte dalle nuvole sono il risultato della vasta radiazione emessa da queste enormi e calde stelle. Questa immagine combina i dati con tre diversi filtri in luce visibile del telescopio danese da 1,5 metri dell'osservatorio ESO La Silla in Cile.
La Nebulosa del Granchio, resti di una supernova che fu vista per la prima volta intorno al 1050 d.C.
Sole della Terra
La stella più vicina alla Terra è il Sole. L'energia del Sole sostiene quasi tutta la vita sulla Terra fornendo luce alle piante. Le piante trasformano la luce in energia in un processo chiamato fotosintesi. L'energia del Sole causa anche il tempo e l'umidità sulla Terra.
Possiamo vedere altre stelle nel cielo notturno quando il Sole tramonta. Come il Sole, sono fatte principalmente di idrogeno e un po' di elio più altri elementi. Gli astronomi spesso paragonano queste altre stelle al Sole. Per esempio, la loro massa è data in masse solari. Una piccola stella può essere 0,2 masse solari, una grande 4,0 masse solari.
Pianeti
La Terra e gli altri pianeti si muovono intorno (orbita) al Sole. Il Sole e tutte le cose che orbitano attorno al Sole sono chiamate Sistema Solare. Molte altre stelle hanno pianeti che orbitano intorno ad esse: questi pianeti sono chiamati esopianeti. Se tu fossi su un esopianeta, il nostro Sole sembrerebbe una stella nel cielo, ma non potresti vedere la Terra perché sarebbe troppo lontana.
Numeri, distanze
Proxima Centauri è la stella più vicina al nostro Sole. Si trova a 39,9 trilioni di chilometri di distanza. Si tratta di 4,2 anni luce di distanza. Ciò significa che la luce proveniente da Proxima Centauri impiega 4,2 anni per raggiungere la Terra.
Gli astronomi pensano che ci sia un numero molto grande di stelle nell'Universo. L'Universo osservabile contiene più di 2 trilioni (1012) di galassie e, complessivamente, ben 1×1024 stelle (più stelle di tutti i granelli di sabbia del pianeta Terra). Cioè, 1.000.000.000.000.000.000.000.000 di stelle, che sono molte volte di più delle poche centinaia di miliardi di stelle nella Via Lattea (la nostra galassia).
La maggior parte delle stelle sono molto vecchie. Di solito si pensa che abbiano tra 1 miliardo e 10 miliardi di anni. Le stelle più vecchie hanno 13,7 miliardi di anni. Sono vecchie quanto l'Universo. Alcune stelle giovani hanno solo pochi milioni di anni. Le stelle giovani sono per lo più più luminose di quelle vecchie.
Le stelle hanno dimensioni diverse. Le stelle più piccole sono le stelle di neutroni, che sono in realtà stelle morte. Non sono più grandi di una città. Una stella di neutroni ha una grande quantità di massa in uno spazio molto piccolo.
Le stelle ipergiganti sono le stelle più grandi dell'Universo. Hanno un diametro oltre 1.500 volte più grande del Sole. Se il Sole fosse una stella ipergigante, arriverebbe fino a Giove.
La stella Betelgeuse è una stella supergigante rossa. Anche se queste stelle sono molto grandi, hanno anche una bassa densità.
Alcune stelle sembrano più luminose di altre. Questa differenza si misura in termini di magnitudine apparente. Ci sono due ragioni per cui le stelle hanno una magnitudine apparente diversa. Se una stella è molto vicina a noi apparirà molto più luminosa. Questo è proprio come una candela. Una candela che è vicina a noi appare più luminosa. L'altra ragione per cui una stella può apparire più luminosa è che è più calda di un'altra stella più fredda.
Le stelle emettono luce ma anche vento solare e neutrini. Queste sono particelle di materia molto piccole.
Le stelle sono fatte di massa e la massa fa la gravità. La gravità fa sì che i pianeti orbitino intorno alle stelle. Questo è il motivo per cui la Terra orbita intorno al Sole. La gravità di due stelle può farle girare l'una intorno all'altra. Le stelle che orbitano l'una attorno all'altra sono chiamate stelle binarie. Gli scienziati pensano che ci siano molte stelle binarie. Ci sono anche gruppi di tre o più stelle che orbitano l'una attorno all'altra. Proxima Centauri è una piccola stella che orbita attorno ad altre stelle.
Le stelle non sono sparse uniformemente in tutto lo spazio. Sono raggruppate in galassie. Una galassia contiene centinaia di miliardi di stelle.
Le stelle hanno molte dimensioni. La stella su cui orbita il pianeta PSR B1257+12 B è grande solo 20 chilometri, ma VY Canis Majoris è grande 2,8 miliardi di km.
Storia del vedere le stelle
Le stelle sono state importanti per le persone di tutto il mondo per tutta la storia. Le stelle hanno fatto parte di pratiche religiose. Molto tempo fa, la gente credeva che le stelle non potessero mai morire.
Gli astronomi organizzavano le stelle in gruppi chiamati costellazioni. Usavano le costellazioni per vedere il movimento dei pianeti e per indovinare la posizione del Sole. Il movimento del Sole e delle stelle veniva usato per fare i calendari. I calendari erano usati dagli agricoltori per decidere quando piantare i raccolti e quando raccoglierli.
La gente ha visto disegni nelle stelle fin da molto tempo fa. Questa, del 1690, è la costellazione del Leone il leone, come immaginata da Johannes Hevelius.
La vita delle stelle
Le stelle si formano nelle nebulose. Queste sono aree che hanno più gas dello spazio normale. Il gas in una nebulosa è tirato insieme dalla gravità. La nebulosa di Orione è un esempio di un luogo dove il gas si riunisce per formare stelle.
Le stelle passano la maggior parte della loro vita a combinare (fondere) idrogeno con idrogeno per produrre energia. Quando l'idrogeno viene fuso si ottiene l'elio e questo produce molta energia. Per fondere l'idrogeno in elio deve essere molto caldo e la pressione deve essere molto alta. La fusione avviene al centro delle stelle, chiamato "il nucleo".
Le stelle più piccole (nane rosse) fondono il loro idrogeno lentamente e vivono per 100 miliardi di anni. Le nane rosse vivono più a lungo di qualsiasi altro tipo di stella. Alla fine della loro vita, diventano sempre più fioche. Le nane rosse non esplodono.
Quando le stelle molto pesanti muoiono, esplodono. Questa esplosione è chiamata supernova. Quando una supernova avviene in una nebulosa, l'esplosione spinge il gas della nebulosa insieme. Questo rende il gas della nebulosa molto spesso (denso). La gravità e le stelle che esplodono aiutano entrambe a riunire il gas per creare nuove stelle nelle nebulose.
La maggior parte delle stelle consuma l'idrogeno nel loro nucleo. Quando lo fanno, il loro nucleo diventa più piccolo e più caldo. Diventa così caldo che spinge via la parte esterna della stella. La parte esterna si espande e diventa una stella gigante rossa. Gli astrofisici pensano che tra circa 5 miliardi di anni il Sole sarà una gigante rossa. Il nostro Sole sarà così grande da mangiare la Terra. Dopo che il nostro Sole smetterà di usare l'idrogeno per produrre energia, userà l'elio nel suo nucleo molto caldo. Sarà più caldo di quando fondeva l'idrogeno. Le stelle pesanti produrranno anche elementi più pesanti dell'elio. Man mano che una stella produce elementi sempre più pesanti, produce sempre meno energia. Il ferro è un elemento pesante prodotto dalle stelle pesanti.
La nostra stella è una stella media. Le stelle medie spingono via i loro gas esterni. Il gas che spinge via forma una nube chiamata nebulosa planetaria. La parte centrale della stella rimarrà. Sarà una palla grande come la Terra, chiamata nana bianca. Si dissolverà in una nana nera in un tempo molto lungo.
Più tardi, nelle grandi stelle, gli elementi più pesanti sono prodotti dalla fusione. Infine la stella fa un'esplosione di supernova. La maggior parte delle cose accade nell'universo così lentamente che non ce ne accorgiamo. Ma le esplosioni di supernova avvengono in soli 100 secondi. Quando una supernova esplode, il suo bagliore è luminoso come 100 miliardi di stelle. La stella morente è così luminosa che può essere vista durante il giorno. Supernova significa "nuova stella" perché la gente pensava che fosse l'inizio di una nuova stella. Oggi sappiamo che una supernova è la morte di una vecchia stella. Il gas della stella viene spinto via dall'esplosione. Forma una gigantesca nube di gas chiamata nebulosa planetaria. La nebulosa del granchio è un buon esempio. Tutto ciò che rimane è una stella di neutroni. Se la stella era molto pesante, la stella formerà un buco nero. La gravità in un buco nero è estremamente forte. È così forte che nemmeno la luce può sfuggire da un buco nero.
Gli elementi più pesanti si formano nell'esplosione di una supernova. Dopo miliardi di anni di fluttuazione nello spazio, il gas e la polvere si riuniscono per formare nuove stelle e nuovi pianeti. Gran parte del gas e della polvere nello spazio proviene dalle supernovae. Il nostro Sole, la Terra e tutti gli esseri viventi sono fatti di polvere di stelle.
Colori
Gli astronomi sanno da secoli che le stelle hanno colori diversi. Quando si guarda uno spettro elettromagnetico, le onde ultraviolette sono le più corte e quelle infrarosse le più lunghe. Lo spettro visibile ha lunghezze d'onda tra questi due estremi.
Gli strumenti moderni possono misurare molto precisamente il colore di una stella. Questo permette agli astronomi di determinare la temperatura della stella, perché la radiazione del corpo nero di una stella più calda ha lunghezze d'onda più corte. Le stelle più calde sono blu e viola, poi bianche, poi gialle e le più fredde sono rosse. Conoscendo il colore e la magnitudine assoluta, gli astronomi possono collocare la stella sul diagramma di Hertzsprung-Russell e stimare la sua zona abitabile e altri fatti su di essa.
Per esempio, il nostro Sole è bianco e la Terra è la distanza perfetta per la vita. Se il nostro Sole fosse una stella blu più calda, tuttavia, la Terra dovrebbe essere molto più lontana, altrimenti sarebbe troppo calda per avere acqua e sostenere la vita.
Domande e risposte
D: Che cos'è una stella?
R: Una stella è una palla molto grande di materia calda e luminosa nello spazio, composta da plasma e tenuta insieme dalla gravità.
D: Come fanno le stelle a emanare calore e luce?
R: Le stelle emettono calore e luce perché sono molto calde a causa della reazione nucleare che avviene al loro interno.
D: Che tipo di reazione nucleare avviene all'interno delle stelle?
R: La reazione nucleare che avviene all'interno delle stelle si chiama fusione nucleare, che trasforma l'idrogeno in elio e produce energia sotto forma di luce e calore.
D: Quali elementi vengono prodotti da questo processo di fusione nucleare?
R: La fusione nucleare produce elementi chimici più grandi, come l'elio, con piccole quantità di elementi più pesanti.
D: Di quale elemento è ricca una stella?
R: Le stelle hanno una grande quantità di idrogeno.
D: Come si allontana l'energia prodotta dalle stelle?
R: L'energia prodotta dalle stelle si allontana da esse sotto forma di radiazione elettromagnetica, compresa la luce.
D: Cosa succederà al Sole quando invecchierà?
R: Quando il Sole invecchierà, si espanderà di dimensioni e diventerà una stella gigante rossa, il che avverrà tra circa un miliardo di anni (109 anni).
