Chiunque, almeno una volta nella vita, alzando gli occhi al cielo in una notte serena sarà rimasto affascinato da quei puntini luminosi che bucherellano il cielo oscuro, le stelle. Nell’immaginario comune hanno cinque punte simmetriche, che nel caso del Sole nei disegni dei bambini diventa un cerchio con dei raggi: vediamo insieme più da vicino cos’è una stella, perché brilla e come vengono osservate.
Come nasce una stella
Una stella è un corpo celeste sferoidale fatto di plasma che brilla di luce propria. Nell’universo ce ne sono miliardi, di diverse dimensioni, massa e luminosità: ma come nasce una stella?
Nella sua fase primordiale, una stella inizia a prender forma nell’universo quando abbastanza materia barionica (come l’idrogeno, ad esempio) si accumula nella stessa zona dello spazio, formando una nube. Superata una certa soglia di materia accumulata, la forza di attrazione tra gli atomi e le molecole di materia supera quella di pressione e la nube inizia a collassare su sé stessa.
In questa fase di collasso, abbiamo che la pressione del gas aumenta e la nube si contrae sempre di più, il che porta ad un aumento della temperatura della nube fino al raggiungimento delle condizioni ideali per attivare le reazioni di fusione nucleare: da questo momento in poi possiamo ufficialmente parlare del nostro corpo celeste chiamandolo stella.
Perché le stelle brillano di luce propria
Durante il proprio periodo di vita, una stella fonde elementi chimici (per la maggior parte idrogeno) nel suo nucleo, sprigionando una grande quantità di energia che mantiene la temperatura superficiale della stella molto alta, dell’ordine di migliaia di gradi.
Più è alta la temperatura di un corpo e più gli atomi e le molecole che lo compongono vibrano e si muovono rapidamente. A causa di queste vibrazioni, che sostanzialmente sono dei moti accelerati, il corpo emette fotoni, cioè luce: quindi più la temperatura di un corpo è alta, più vibrano le sue molecole, più luce viene emessa, cioè il corpo “brilla” di più.
Questo processo si chiama emissione di radiazione termica ed è la principale sorgente di luminosità della stella, ma non l’unica: tra gli altri processi, che contribuiscono meno alla luminosità totale della stella, troviamo l’emissione di radiazione di linea e la bremsstrahlung, ad esempio.
Lo spettro di emissione della radiazione termica di una stella è uno spettro continuo, come afferma la legge di Planck, con l’energia totale emessa dalla stella che cresce con la temperatura: quindi un corpo sferico, a parità di superficie, è più luminoso se la sua temperatura è più alta.
Perché i pianeti non brillano nello stesso modo
Non è difficile notare che i pianeti, se riusciamo ad osservarli, non sono brillanti nel cielo come le stelle.
Guardando ai motivi per cui le stelle brillano, infatti, ci rendiamo conto che per i pianeti la situazione è abbastanza diversa: un pianeta, infatti, viene definito come un corpo celeste che non ha mai ricavato una frazione sostanziale della sua luminosità da reazioni di fusione nucleare.
Conseguentemente, la temperatura superficiale di un pianeta è tipicamente molto più bassa di quella di una stella, e la radiazione termica emessa solitamente non è visibile, come nel caso della Terra che ha un picco nell’infrarosso.
Generalmente, quindi, la maggior parte della luminosità di un pianeta è data dalla luce riflessa proveniente dalla stella più vicina, che non risulta essere molto intensa e fa apparire i pianeti nel cielo come molto più fiochi rispetto alle stelle, che sono visibili chiaramente ad occhio nudo anche a centinaia di anni luce dalla Terra.
Differenza tra osservazione a occhio nudo e al telescopio
Guardare un cielo stellato ad occhio nudo o con un telescopio può realmente fare la differenza sia nella percezione delle stelle osservate che nella scienza ricavabile. Ciò non significa che si possa fare scienza astronomica solo con un telescopio e ad occhio nudo no: guardando solo con i nostri occhi un cielo stellato potremmo misurare la posizione delle stelle nel cielo e seguirne i movimenti apparenti, creare delle mappe stellari (tipo le costellazioni), studiare fenomeni di eclissi e tanto altro.
Chiaro è che un buon telescopio risulta essere uno strumento a livello tecnologico estremamente potente:
- la luce catturata da un telescopio è maggiore rispetto all’occhio umano: questo permette di vedere anche le stelle più deboli
- la risoluzione angolare è migliore: è possibile distinguere dettagli stellari invisibili ad occhio nudo, come anelli o dischi circumstellari ad esempio
- si possono ricavare informazioni extra accoppiandolo con altri strumenti: con uno spettrografo, ad esempio, si possono ottenere informazioni riguardanti la temperatura, la composizione chimica, la velocità radiale ed altre caratteristiche utili a identificare la stella
Naturalmente non basta avere un buon telescopio per fare scienza, servono anche dei sapienti occhi che sappiano guardarci attraverso!
a cura di Nicola Salvemini