La fase iniziale per tutte le stelle, compreso il nostro Sole, inizia quando una regione densa in una nebulosa inizia a ridursi e a riscaldarsi. Questo è di solito il risultato di uno dei diversi eventi che possono verificarsi per iniziare il collasso gravitazionale di una nube molecolare. I mezzi con cui questo avviene includono le collisioni galattiche o una devastante esplosione di supernova nelle vicinanze che invia la materia rotta nelle nubi a velocità molto elevate. Ognuno di questi reparti di maternità stellare può formare da poche decine a migliaia di stelle.
Per formare una stella come il nostro Sole, che è largo 864.400 miglia (1.391.000 chilometri), ci vorrebbe un insieme di gas e polvere cento volte più grande del nostro sistema solare. Questo è solo l’inizio. Una volta che una tale quantità di gas e polvere si riunisce, forma quella che noi chiamiamo una protostella. Un oggetto è considerato una protostella finché il materiale continua a cadere verso l’interno. Per il nostro Sole, e per stelle della stessa massa, la fase di protostella sarebbe finita dopo circa 100.000 anni. Dopo questo, la protostella smette di crescere e il disco di materiale che la circonda viene distrutto dalle radiazioni.
Se la protostella non è riuscita ad acquisire abbastanza massa, si formerà una nana bruna. Questi poveretti sono oggetti substellari che non sono in grado di sostenere reazioni di fusione dell’idrogeno nei loro nuclei, a causa della loro massa insufficiente. Le stelle della sequenza principale non hanno problemi in questo senso, per l’invidia delle nane brune. In parole povere, una nana bruna è troppo grande per essere chiamata pianeta e troppo piccola per essere chiamata stella. Fino al 1995, erano solo un concetto teorico. Ora si pensa, tuttavia, che ci sia una nana bruna ogni sei stelle.
Se la stella è abbastanza grande da fondere atomi di idrogeno in elio, entrerà nella fase in cui si trova il nostro Sole, chiamata fase di sequenza principale. Una stella godrà della maggior parte della sua vita nella fase di sequenza principale. A questo punto la fusione nucleare trasforma l’idrogeno in elio. La stella è stabile solo perché la leggera pressione di questa energia bilancia il collasso gravitazionale della stella.
Circa nove stelle su dieci nell’universo sono stelle di sequenza principale. Queste stelle possono variare da circa un decimo della massa del nostro Sole fino a 200 volte più massiccia, e quanto tempo una stella rimarrà nella fase di sequenza principale dipende dalla sua dimensione. Una stella con una massa maggiore potrebbe avere più materiale con cui giocare, ma brucerà più velocemente a causa delle temperature più elevate del nucleo causate dalle maggiori forze gravitazionali. Una stella delle dimensioni del nostro Sole passerà circa 10 miliardi di anni in questa fase, ma una stella 10 volte più grande della nostra resterà in giro solo per 20 milioni di anni.
Dopo la fase di sequenza principale, la stella diventerà una gigante rossa. Una gigante rossa è una stella morente in una delle ultime fasi dell’evoluzione stellare. Tra qualche miliardo di anni, il nostro Sole morirà e si espanderà, inghiottendo i pianeti interni e forse anche la Terra (non preoccupatevi, ci saremo estinti qualche miliardo di anni prima. Se riusciremo a sopravvivere per un altro miliardo di anni, la temperatura della superficie terrestre diventerà troppo calda per noi esseri umani)
Dopo che le stelle smetteranno di convertire l’idrogeno in elio tramite fusione nucleare, la gravità prenderà il sopravvento. Da qui è tutto in discesa, temo. Le stelle giganti rosse raggiungono dimensioni da 62 milioni a 621 milioni di miglia di diametro (da 100 milioni a 1 miliardo di chilometri), da 100 a 1.000 volte le dimensioni del sole di oggi. L’energia della stella è distribuita su un’area più grande, come i pixel quando si espande un grafico raster. A causa di questo, la stella diventa effettivamente più fredda raggiungendo solo poco più della metà del calore del Sole. Il cambiamento di temperatura fa sì che le stelle brillino di più verso la parte rossa dello spettro; è questo che dà ad una gigante rossa il suo nome.
Dove va una stella da questo punto dipende dalle sue dimensioni. Andiamo prima con l’opzione meno violenta. Le stelle più piccole, fino a circa otto volte la massa del nostro sole, possono diventare nane bianche. Questi vecchi resti stellari sono incredibilmente densi. Un cucchiaino della loro materia peserebbe sulla Terra quanto un elefante – cioè 5,5 tonnellate in un cucchiaino incredibilmente forte. Il raggio di una nana bianca è solo 0,01 volte quello del nostro Sole, ma la massa è circa la stessa. Stimare da quanto tempo una nana bianca si sta raffreddando aiuta gli astronomi a capire quanto è vecchio l’universo.
Dopo una quantità inimmaginabile di tempo – decine o addirittura centinaia di miliardi di anni – una nana bianca si raffredda fino a diventare una nana nera, che sono invisibili perché emettono alla stessa temperatura del fondo a microonde. A causa dell’età dell’universo e di ciò che sappiamo delle sue stelle più antiche, non ci sono nane nere conosciute.
In alternativa, una stella con almeno otto masse solari avrà una morte molto più violenta, ma molto più bella. Le stelle massicce possono creare una supernova quando finiscono il carburante. Per loro, è meglio uscire con un botto che spegnersi. Quando le supernovae esplodono, scagliano le loro viscere nello spazio a velocità da 9.000 a 25.000 miglia al secondo.
Queste esplosioni producono gran parte del materiale dell’universo, compresi alcuni elementi pesanti come il ferro, che contribuiscono a comporre sia noi che il nostro pianeta, quindi tutti noi portiamo i resti di queste esplosioni nel nostro corpo. Come dice Neil deGrasse Tyson, “È letteralmente vero che siamo polvere di stelle”. Il ciclo ricomincia da capo, con una nuova generazione di stelle, e nuove stelle nascono dalla polvere di stelle lasciata indietro nello stesso modo.
Questo non significa che sia la fine della strada per ciò che rimane della stella. Dopo l’esplosione della supernova, il nucleo della stella viene lasciato sotto forma di un buco nero o di una stella di neutroni, entrambi incredibilmente distruttivi e violentemente belli. Le stelle di neutroni sono difficili da trovare e sono oggetti molto misteriosi. Possono avere solo le dimensioni di una città, ma non lasciatevi ingannare, questi oggetti non sono da scherzare. Sono estremamente densi: se si prende la massa del nostro sole, la si raddoppia e la si rimpicciolisce fino alle dimensioni di Los Angeles, ecco quanto è densa una stella di neutroni. Un metro cubo di una stella di neutroni peserebbe poco meno di 400 miliardi di tonnellate. Tutta questa densità rende la loro gravità superficiale davvero immensa.
In alternativa, ciò che rimane dopo la supernova può diventare un buco nero. I buchi neri tirano letteralmente lo spazio intorno a loro. Hanno bisogno di avere una massiccia quantità di massa in uno spazio incredibilmente piccolo per avere la gravità necessaria per attirare la luce. Per mettere questo in prospettiva, per fare un buco nero della Terra, l’intero pianeta dovrebbe essere ridotto alle dimensioni di un pisello! Questi oggetti misteriosi e spaventosi possono rallentare il tempo e farti a pezzi e niente può sfuggire alla presa di un buco nero quando raggiunge il suo orizzonte degli eventi. Qualsiasi materia che entra nel suo percorso non viene più vista. Sono il bullo dell’universo, ma a differenza dei bulli dei parchi giochi, noi potremmo dipendere da loro per vivere. Alcuni ricercatori pensano che i buchi neri aiutino effettivamente a creare gli elementi perché scompongono la materia in particelle subatomiche.
Queste particelle compongono me e te, e tutto ciò che ci circonda. Dobbiamo alle stelle la nostra vita. Che siano grandi o piccole, giovani o vecchie, non si può negare che le stelle siano alcuni degli oggetti più belli e poetici di tutto il creato. La prossima volta che guardate le stelle, ricordatevi che è così che sono state create e che moriranno.