Evoluzione Stellare e Astronomia Galattica

Le osservazioni astronomiche attuali stanno rilevando un tempo di rotazione comune a tutte le Galassie a disco del loro punto più esterno, che sarebbe pari a circa $10^9$ anni. Tuttavia, tale estimativa è ancora troppo incerta per poter correttamente definire un "anno galattico" con cui misurare uno sviluppo comune a tutte le Galassie. Per quanto riguarda il Sole, il suo periodo di rotazione attorno al centro della Galassia è stimato circa a 220 milioni di anni, il che potrebbe costituire la definizione per un "anno solare". L'età del Sole sarebbe così di circa 20 rotazioni attorno al centro della Via Lattea ovvero 20 anni solari.

Evoluzione stellare

Le stelle sono le cellule fondamentali di ogni Galassia. Esse sono un sistema autoorganizzante e sintropico, con un proprio metabolismo, una propria evoluzione e persino riproduzione con caratteristiche ereditarie. Esse sono strutture dissipative che metabolizzano l'energia libera resa disponibile da un gradiente di energia nucleare potenziale. Questi organismi sono delle vere e proprie fornaci alchemiche in continua autotrasmutazione di materia in energia radiante attraverso la conversione di idrogeno in elio e via via in altri elementi sempre più pesanti, dipendentemente dalla propria fase evolutiva.

Come effetto secondario della propria autotrasmutazione alchemica, le stelle, in qualità di incredibili sorgenti di energia libera, offrono ai sistemi planetari che ospitano l'occasione di una evoluzione prima passiva e poi attiva. L'evoluzione planetaria non deve però essere pensata come disgiunta da quella stellare. Come vedremo nel prossimo capitolo, le Stelle danno origine all'evoluzione planetaria già durante lo stadio protostellare (precedente all'entrata della stella nella sequenza principale) e lo reinglobano, o almeno parte di esso, al termine della loro evoluzione durante lo stadio di Gigante Rossa.

Diagramma di Hertzsprung-Russell

Due relazioni fondamentali permettono di ricavare la luminosità $L$ e la temperatura effettiva $T_{eff}$ di una stella a partire da quantità osservabili dalla Terra o intorno ad essa:

$$L = 4\pi d^2 \Phi \quad (6)$$

$$L = 4\pi R^2 \sigma T_{eff}^4 \quad (7)$$

dove $d$ è la distanza della stella, $\Phi$ la quantità di energia ricevuta per cm quadrato, $\sigma$ la costante di Stefan-Boltzmann e $R$ il raggio della stella. Tralasciando per il momento le problematiche effettive nell'ottenere praticamente queste due quantità, è tuttavia importante per il nostro discorso introdurre il diagramma di Hertzsprung-Russell che rappresenta una chiave imprescindibile per comprendere l'evoluzione stellare.

Rappresentando in un diagramma la luminosità delle stelle in relazione alla loro temperatura effettiva (che possiamo equivalentemente identificare attraverso il loro colore) notiamo che, a seconda della sua fase evolutiva, esiste una precisa relazione fra luminosità e temperatura di una stella. Dunque, nel diagramma di Hertzsprung-Russell le stelle tendono a raggrupparsi solo in zone ben definite. Nel caso della nostra Galassia, ad esempio, notiamo che il Sole, Sirio, Altair e Regolo si trovano lungo una diagonale nel centro del diagramma chiamata "Sequenza Principale". Mira e Aldebaran si distaccano da questa e si trovano nella zona delle "Giganti Rosse", mentre Antares e Betelgeuse fra le "Super Giganti Rosse". Nelle "Nane Bianche" di rilevante importanza troviamo Sirio B.

Trasmutazione alchemica e metabolismo delle stelle

Il ciclo vitale di una stella consiste in una progressiva e lunghissima autotrasmutazione alchemica degli elementi di cui è composta, liberando nel processo un'immensa quantità di energia radiante che progressivamente si diffonde nell'Universo. Il metabolismo stellare è dato dalla conversione degli elementi della stella in elementi più pesanti ad opera di reazioni nucleari che sprigionano l'energia sufficiente al mantenimento della stella e all'irradiazione sotto forma di raggi luminosi. In assenza delle reazioni nucleari operanti...