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- "Delle stelle e dei pianeti..."

I rapidi progressi tecnologici nell'osservazione astronomica come le ottiche adattive, gli osservatori spaziali, gli interferometri, le tecnoche di elaborazione delle immagini, permettono agli astronomi di osservare le piu' deboli e piccole compagne delle normali stelle. Con l'aumentare della precisione degli strumenti, i termini con cui convenzionalmente si definiscono stelle e pianeti sono divenuti insufficienti.

Nella ricerca di altri sistemi planetari infatti, gli astronomi si sono imbattuti in oggetti a cavallo dell'incerto confine tra stelle e pianeti e la cui natura sembra contraddire il comune buonsenso, come i sistemi planetari che accompagnano i resti come le cosidette stelle a neutroni.

Le stelle

Le stelle sono enormi corpi gassosi che generano energia attraverso il processo della fusione nucleare che si svolge nel nucleo, dove temperature e pressioni sono sufficienti a permettere la trasformazione degli atomi di idrogeno in elio, con conseguente perdita di massa e produzione di energia (ciclo di Bethe-Weizäcker e ciclo protone-protone).
Nascono da enormi nubi di idrogeno che collassano per attrazione gravitazionale e formano addensamenti localizzati dove il collasso continua fino a che la pressione dei gas innalzando la temperatura, provoca l'inizio delle reazioni nucleari. L'energia rilasciata da questo "motore a fusione" cioe' la pressione dei gas all'interno del nucleo, fermano il collasso e la stella raggiunge l'equilibrio.

La luminosita' , la temperatura, il colore a la durata della vita di una stella sono determinati dalla sua massa iniziale. Il nostro sole e' una tipica stella a meta' della sua vita stimata in dieci miliardi di anni. Ma le stelle possono avere una massa 100 volte piu' grande o fino ad 1/10 piu' piccola di quella del nostro astro.
Una ricerca condotta con lo Space Telescope ci dice che buona parte delle stelle nella nostra galassia hanno una massa pari ad 1/5 di quella solare.

Dopo una nascita "turbolenta", conducono generalmente una vita tranquilla e solo verso la fine dell'esistenza, le profonde modificazioni all'interno del nucleo, possono portare ad eventi drammatici: alcune possono espellere gli strati piu' esterni e diventare pulsar, altre collassano fino a diventare nane bianche, oggetti delle dimensioni di un pianeta ma con densita' elevatissima poiche' non hanno perso che una frazione della massa originaria, quelle estremamente massive subuscono un catasctrofico collasso del nucleo ed esplodono come supernovae. Buchi neri e stelle di neutroni, sono i resti densissimi e con un intenso campo gravitazionale, di supernovae che hanno conservato, nonostante l'enorme perdita di materia dovuta all'esplosione, almeno 1,5 masse solari equivalenti concentrate in un'area di pochi chilometri.

Almeno meta' delle stelle della nostra, e presumibilmente delle altre, ha una compagna. Sono chiamati "sistemi binari" ed un'eventuale differenza nell'eta' dei componenti puo' portare a profonde modifiche nell'evoluzione del sistema sia nel suo complesso sia in quello delle singole stelle. Se le due componenti sono molto vicine, i gas e la materia fluiranno da una all'altra causando delle esplosioni di novae.
Novae e supernovae rappresentano una parte importante nel ciclo di rinascita e rinnovo delle stelle nell'universo. Gli elementi piu' pesanti sono prodotti nei nuclei delle stelle e durante le esplosioni di supernovae, una volta che sono eiettati nello spazio , serviranno da mattoni per la formazione di nuove generazioni di stelle e pianeti.

I pianeti

Sebbene l'universo contenga miliardi e miliardi di stelle, conosciamo solo nove pianeti: quelli del nostro sistema solare. Il nostro rappresenta quindi un modello, e l'unico per il momento, per comprendere cosa potremmo aspettarci di trovare intorno ad altre stelle, anche se e' difficile fare delle generalizzazioni avendo a disposizione un unico esempio.
E' certa una cosa: che la natura sara stata molto piu' varia e bizzarra di quanto possiamo immaginare nel distribuire pianeti nella galassia..

In una definizione semplice, un pianeta e' un corpo che non emette luce propria e che ruota intorno ad una stella, con una massa che mediamente e' una piccola frazione della massa della stella.
Si formano dai dischi di gas e polveri che circondano le stelle nei primi stadi della loro evoluzione. Questi "dischi protoplanetari" sono stati osservati anche recentemente intorno a stelle giovani, sia nell'ottico che nell'infrarosso. I pianeti che orbitano nel nostro sistema solare, rappresentano cio' che resta del disco protoplanetario che circondava il sole..

L'aggregazione continua di particelle di polvere, similmente alle palle di neve che rotolando crescono di dimensioni, ha portato alla formazione nel sistema solare di otto corpi principali a centinaia di milioni di chilometri di distanza ( si ritiene che Plutone, il nono pianeta, abbia avuto una storia evolutiva differente ). La massa e la composione di un pianeta, sono determinati dalla posizione in cui si e' formato nel disco. Nel caso del sistema solare, i pianeti piu' massivi sono i piu' lontani dal sole, ma sempre entro il limite varcato il quale e' impossibile, a causa della lentezza del periodo orbitale e quindi delle collisioni reciproche tra le particelle, l'aggregazione di materia.

A differenza degli asteroidi, che sono detriti freddi e privi di qualsiasi attivita' interna, un pianeta deve aver avuto almeno nel passato, un nucleo fluido che ne ha differenziato l'interno. In questo modo, gli elementi piu' pesanti tendono ad "affondare" verso il centro mentre quelli piu' leggeri a salire in superficie. In accordo con questa teoria, i pianeti devono avere un nucleo roccioso e/o metallico al loro interno. A seconda della distanza dalla stella intorno alla quale si sono formati, possono aver mantenuto uno spesso strato di idrogeno ed elio primordiali. Nel caso del sistema solare ci sono due famiglie di pianeti: i pianeti interni che hanno superfici solide, come la terra e Marte ed i pianeti esterni che principalmente sono composti di liquidi e gas come Giove e Saturno.
Pianeti massivi come Giove si stanno ancora contraendo ed emettono luce infrarossa.

Per ironia della sorte, il primo sistema planetario ad essere rilevato oltre al nostro, ruota intorno ad una stella a neutroni, il resto collassato del nucleo di una supernova. Somigliante ad i pianeti interni del sistema solare, in termini di dimensioni ed orbite, questi tre pianeti si sono formati probabilmente dopo l'esplosione della stella. Probabilmente da un disco di gas e polveri che si e' formato dalle ceneri dell'esplosione.

Un'altro sistema extra-solare sembra sia stato avvistato recentemente intorno alla stella 51 Pegasi , avrebbe la massa di Giove ma sarebbe 20 volte piu' vicino al sole della terra.

Le nane brune

Le nane brune sono i "sottoprodotti" della galassia. Non saranno mai stelle, ma, come queste si formano dalla condensazione di nubi di idrogeno. Come i pianeti, sono troppo piccole per risplendere con la fusione nucleare ed irradiano energia solo per via della contrazione gravitazionale ( alcune nane brune potrebbero aver iniziato i processi di fusione nucleare ma non sono stati in grado di mantenerli ). Le loro masse possono andare da diverse volte quella di Giove ad una piccola percentuale della massa del sole. Spettroscopicamente, le nane fredde possono assomigliare a dei pianeti gassosi giganti in termini di composizione chimica.

Una guida ai colori delle nane

Esistono differenti tipi di stelle cosiddette "nane":