Sfere di gas in equilibrio

Torniamo alla definizione iniziale che abbiamo dato di stella. Soffermiamoci innanzitutto a pensare se abbiamo mai osservato un gas assumere una forma definita, come una sfera, in assenza di un contenitore. La risposta ovviamente è no, perché i gas tendono a espandersi ed occupare tutto il volume possibile. Allora come è possibile che il gas delle stelle si trovi confinato in qualche modo e non si disperda nel vuoto? La spiegazione risiede ancora una volta nel comportamento dei gas: comprimendolo, un gas si scalda; scaldandolo, un gas si espande. Le stelle si trovano in un equilibrio idrostatico grazie al bilanciamento tra due forze di uguale intensità ma di verso opposto: la gravità, che tende a far collassare la materia verso il centro, e la pressione determinata dall’espansione del gas caldo, diretta verso l’esterno.
Gli astronomi hanno calcolato che al centro del Sole la temperatura raggiunge i 15 milioni di gradi e che la densità è una decina di volte quella del piombo. Eppure il centro del Sole è ancora gassoso perché a tali livelli di temperatura il gas si trova in uno stato particolare chiamato plasma in cui elettroni e nuclei, svincolati dalla classica struttura atomica, formano nuvole di particelle cariche elettricamente che fluttuano libere; in questo stato la materia è altamente comprimibile rimanendo allo stato gassoso.
Questa eterna lotta di prevaricazione tra forze dura per tutto la lunga vita di una stella. La longevità delle stelle è stato uno dei principali problemi da risolvere dell’astrofisica passata. Gli astri infatti ci appaiono eterni e immutabili rispetto alla durata della nostra vita. Prendiamo per esempio il Sole: poiché la Terra non può esistere senza la nostra stella, sappiamo che il Sole è vecchio almeno quanto il nostro pianeta e cioè 4,5 miliardi di anni. Non solo: i reperti fossili terrestri ci indicano che per tutto questo tempo il Sole ha continuato a brillare pressappoco coma fa ai giorni nostri. Il problema dell’età è strettamente collegato al meccanismo di produzione dell’energia emessa. In effetti, tale energia potrebbe provenire unicamente dalla gravità: il Sole contraendosi si scalda e diventa luminoso. Calcoli effettuati sull’energia gravitazionale disponibile ad alimentare il processo dimostrano, però, che il Sole non potrebbe sopravvivere per più di 30 milioni di anni. Deve quindi esserci una fonte di energia alternativa che permetta la longevità osservata.

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