042 – C'ERANO UNA VOLTA 7 NANE…..

Come recita il titolo parliamo delle stelle nane in generale, categoria di cui fa parte anche il nostro Sole in qualita’ di nana gialla. Da questa pagina sono escluse le nane bianche perche’ mentre queste ultime appartengono alla categoria “relitti” stellari, le altre di cui parleremo qui di seguito sono tutte appartenenti alla sequenza principale del diagramma HR, cioe’ fondono idrogeno al loro interno e quindi nel pieno della loro vita……………

Ammasso globulare M4 nella costellazione dello Scorpione. Nei cerchietti sono evidenziate delle stelle nane - Foto di Hubble nel 1995
Ammasso globulare M4 nella costellazione dello Scorpione. Nei cerchietti sono evidenziate delle stelle nane - Foto di Hubble nel 1995

Tanto per non perderci troppo in chiacchere andiamo subito al sodo; le categorie delle stelle nane sono: NANE BLU (o stelle O V°=quinta luminosita’ nel diagramma HR), NANE BIANCO-AZZURRE (o stelle B V°), NANE BIANCO-GIALLE (o stelle F V°); NANE GIALLE (o stelle G V° – l’esempio piu’ immediato di questa categoria e’ il nostro SOLE); NANE ARANCIONI (o stelle K V°); NANE ROSSE (o stelle M V°) e infine le NANE BRUNE (o stelle T V°). In questa pagina non parleremo delle nane gialle; trattandosi di stelle come il Sole e avendo gia’ diffusamente parlato del funzionamento del nostro astro nelle precedenti pagine a lui dedicate, eviterei qui di ripetermi.

La stella Regolo una nana bianco azzurra, principale stella della costellazione del Leone; dista da noi 77,5 anni luce ed e 130 volte piu luminosa del Sole
La stella Regolo (la piu' brillante della foto) e' una nana bianco azzurra, principale stella della costellazione del Leone; dista da noi 77,5 anni luce ed e' 130 volte piu' luminosa del Sole

Le nane blu sono stelle piu’ grandi del Sole (con una massa compresa fra le 15 e le 150 masse solari); hanno una temperatura compresa fra i 30.000 °K e 52.000 °K e una luminosita’ fino a un milione di volte maggiore di quella del nostro Sole. Rifacendoci al diagramma HR (di cui si e’ gia’ parlato a pagina 037 – CLASSIFICAZIONI STELLARI), queste stelle fanno parte della sequenza principale, cioe’ bruciano l’idrogeno al loro interno per trasformarlo in elio.

Analisi dello spettro luminoso di una nana blu
Analisi dello spettro luminoso di una nana blu

Le nane bianco azzurre sono stelle fra le 2 e le 16 masse solari, la loro temperatura si aggira fra i 10.000 °K e i 30.000 °K. Appartengono anche  loro alla sequenza principale. Un esempio di queste stelle puo’ essere la stella beta Persei, conosciuta con il nome di Algol. E’ nota per la sua variabilita’ di luminosita’ perche’ ha una compagna che ruota insieme al lei in un comune baricentro e quando la compagna (piu’ debole) si pone fra noi e Algol quest’ultima viene leggermente oscurata e sembra che la sua emissione luminosa diminuisca.

Schema del calo di luminostia della doppia Algol
Schema del calo di luminostia' della doppia Algol

Proseguendo la sequenza principale incontriamo le nane bianco-gialle; queste sono stelle dalla massa abbastanza simile al Sole: fra 1 e 1,4 masse solari e anche la loro temperatura si avvicina a quella solare, fra i 6.000 °K e i 7.600 °K. Un esempio di queste stelle puo’ essere l’alfa del cane minore chiamata Procione. Anche qui ci troviamo di fronte a una stella doppia: abbiamo infatti PROCIONE A e B; e’ un sistema binario decisamente vicino a noi dato che la sua distanza e’ di soli 11,4 anni luce dalla Terra. Si stima abbia un’eta’ di circa 3 miliardi di anni. Mentre Procione A e’ una nana bianco gialla ed e’ la piu’ luminosa del sistema, Procione B e’ una nana bianca DA (cfr alla pagina NEBULOSE PLANETARIE) e’ una stella quindi morente dalla caratteristiche differenti da Procione A benche’ siano compagne. Si stima che il suo raggio sia di appena 1.35 volte quello della nostra Terra e che, quando era ancora “informa” Procione B fosse 2 volte il Sole…….da qui si puo dedurre la sua densita’ (che ricordiamo essere lo spazio interno fra gli atomi): 1/3 di tonnellata per cm³.

Procione A e B - copyright di Fulvio Mete
Procione A e B - copyright di Fulvio Mete

Seguendo la sequenza principale del diagramma HR si arriva alle nane gialle cioe’ alle stelle come il Sole; avendone gia’ parlato diffusamente in altre pagine dedicate al nostro astro, non staro’ qui a parlarne oltre e vi rimando a cio’ che e’ gia’ stato scritto in precedenza.

Il SOLE fotografato da SOHO
Il SOLE fotografato da SOHO

Cammina cammina nella sequenza principale, siamo giunti alle nane arancioni; queste sono stelle che vengono considerate come ibridi perche’ stanno a meta’ strada fra una nana gialla e una nana arancione. Sono stelle piu’ piccole del Sole, infatti la loro massa si aggira fra le 0,5 e le 0,8 masse solari. Anche la temperatura e’ piu’ fredda rispetto a nostro astro: fra i 3900 e i 5200 °K. Dalle caratteristiche appena descritte si direbbero delle stelle assolutamente anonime e prive di interesse scientifico, invece sono oggetti di studio approfondito per la ricerca di vita extraterrestre dato che la loro “aspettativa” di vita e’ molto lunga e la loro permanenza nella sequenza principale potrebbe permettere alla vita di evolversi in tutta tranquillita’ (il periodo di vita di queste stelle e’ stimato fra i 15 e i 30 miliardi di anni).

La stella catalogata come HD 70642 una nana arancione attorno al quale ruota un sistema planetario
La stella catalogata come HD 70642 una nana arancione a poco piu' di 90 anni luce da noi, attorno al quale ruota un pianeta grande come 2 pianeti come Giove (2 masse gioviane = 2Mj)

Dopo le arancioni, abbiamo le nane rosse. Sono le stelle piu’ diffuse nell’Universo conosciuto; si trovano nella parte in basso a destra della sequenza principale. Sono stelle decisamente piu’ fredde del nostro Sole con una temperatura media di 3500 °K e una massa che si aggira fra le 0,4 e le 0,8 masse solari. Le nane rosse sono stelle border line, in quanto sotto il limite della loro massa e’ per una stella molto difficile innescare le reazioni nucleari con l’idrogeno per la fusione che tiene in “vita” la stella stessa.

Spettro di una nana rossa
Analisi dello spettro di una nana rossa - si faccia il confronto con lo spettro della nana blu proposto a inizio pagina

Anche  questo tipo di stelle sono custodi di sistemi planetari…..uno abbastanza noto e’ GLIESE 581. Si tratta di una nana rossa attorno al quale sono stati scoperti ben 3 pianeti: Gliese 581 B, C e D; il piu’ interessante dei tre e’ sicuramente il C. Esso infatti pare avere caratteristiche simili a quelle terrestri pur essendo un po’ piu’ grande. Si e’ stimato in oltre che ruota a una distanza tale dalla sua stella in cui l’acqua potrebbe manterenere la sua forma liquida. Per ora si attende il transito del pianeta davanti al suo astro per poter fare la rilevazione spettroscopica della presenza dell’acqua, altrimenti impossibile da rilevare.

Schema delle orbite dei pianeti attorno a GLIESE 581
Schema delle orbite dei pianeti attorno a GLIESE 581

Le nane rosse si stima siano stelle molto longeve (si e’ ipotizzato che le attuali nane rosse siano ancora stelle di pima generazione, cioe’ non ancora morte e vecchie quanto l’Universo), questa longevita’ e’ dovuta alle modalita’ di combustione dell’idrogeno all’interno di questi astri. Con un doveroso richiamo alle pagine 025 / 026 / 027 di questo blog per rinfrescarci la memoria sul funzionamento delle fusioni nucleari all’interno del Sole e delle stelle in generale, possiamo dire che per le nane rosse, la dissipazione del calore ottenuto dalla fusione avviene solo per convezione e non per irraggiamento o conduzione; questo a causa della densita’ della materia all’interno della stella che e’ troppo alta in rapporto a una temperatura troppo bassa. Una nana rossa famosa e’ la stella a noi piu’ vicina: PROXIMA CENTAURI.

La nana rossa GLIESE 623-b
La nana rossa GLIESE 623-b

Terminiamo questa carrellata sulle stelle di piccola taglia con le nane brune. Queste stelle sono incapaci di innescare una fusione nucleare al loro interno come invece fanno tutte le altre stelle, ragion per cui si e’ scoperto che la loro attivita’ preferita sta nel fatto che si limitano a contrarsi. L’unico momento in cui c’e’ un minimo di attivita’ nucleare, e’ in “gioventu’ “: appena nate queste stelle possono bruciare litio e deuterio attraverso una reazione nucleare che pero dura molto poco (su scala cosmica) proprio perche questi due elementi bruciano facilmente e velocemente. Finito questo carburante la stella comincia a raffreddarsi lentamente e questo la porta a contrarsi. Le temperature di queste stelle sono davvero bassine: dai 2.300 °K ai 700 °K. Il loro spettro luminoso e’ molto spostato verso il rosso e la maggior parte della vita la passano piu’ visibili nell’infrarosso che nell’ottico (banda nel quale risultano molto scure e opache). La superficie di queste stelle sembra abbia tempeste turbolente come se ne osservano sul nostro Giove.

Schema di confronto fra il nostro Sole, Giove e la nana bruna CHA 110913
Schema di confronto fra le grandezze del nostro Sole, Giove e la nana bruna CHA 110913

CHA 110913 e’ attualmente la piu’ piccola nana bruna scoperta con le sue sole 8 masse gioviane di taglia; si trova a 163 anni luce da noi nella costellazione del Camaleonte.

Dal Cosmo e’ tutto………….

Francesca………….