ASTRONOMIA
Ancora con l’emozione di ieri sera negli occhi, andiamo a scoprire cosa c’è davvero dietro quella falce di Sole
Con l’emozione di ieri sera ancora negli occhi, quella falce dorata calata dietro le montagne prima ancora di scomparire dietro le nuvole, mi è venuta voglia di andare a scoprire qualcosa di più sulla nostra stella. Non la solita infarinatura da manuale delle medie, ma i numeri veri, quelli che a dirli sembrano esagerati, e la fisica che li tiene in piedi.
Restate un momento a pensarci.
Quella palla dorata che ieri sera si è tuffata dietro le montagne è una stella.
Una stella qualunque, per l’universo.
Ma è la nostra.
E quello che succede dentro di lei, in questo preciso istante mentre leggete, è più violento di qualsiasi cosa abbiate mai visto sulla Terra.
Proviamo a raccontarla per intero. Partendo dai numeri che tolgono il fiato, scendendo poi dentro di lei, fino al suo cuore, e finendo per scoprire che, in tutto questo, la nostra stella, la più importante di tutte per noi, nell’universo è quasi microscopica.
I numeri che tolgono il fiato
Il diametro del Sole è 1.392.000 km. La sua circonferenza, se ci giraste attorno lungo l’equatore, sarebbe di 4.373.097 km. E il suo volume, lo spazio che occupa, è di 1.412.265.429.105.895.680 km cubi. Un numero impossibile da immaginare, da solo.
Per questo serve un termine di paragone. La Terra ha un diametro di 12.742 km, e un volume di 1.083.206.916.846 km cubi. Dividendo il volume del Sole per il volume della Terra, il risultato è 1.303.782.
E il Sole, da solo, pesa più del 99,86% di tutta la materia del sistema solare messa insieme. Tutti i pianeti, tutte le lune, tutti gli asteroidi, tutte le comete. Messi insieme, sono briciole. Lo 0,14% che resta.
Eppure da qui sembra piccolo. Una moneta dorata nel cielo. Perché è lontano centocinquanta milioni di chilometri. La sua luce viaggia alla velocità più alta che esista in natura, trecentomila chilometri al secondo. E ci mette comunque otto minuti e venti secondi ad arrivare fin qui.
Quindi quando lo guardate, non state guardando il Sole di adesso. State guardando il Sole di otto minuti fa.
La superficie che vedete, quella che brucia gli occhi se la fissate, è a 5.500 gradi. Ma quella è la parte fredda. Nel cuore del Sole, nel nucleo, la temperatura sale a quindici milioni di gradi. E la pressione è tale che la materia, lì, si comporta in un modo che sulla Terra non esiste da nessuna parte.
Il cuore che brucia
Nel nucleo del Sole non c’è fuoco, non nel senso che intendiamo noi. Non c’è ossigeno che brucia, non c’è niente che, in senso chimico, sta bruciando. C’è qualcosa di molto più radicale: la materia stessa che si trasforma.
Il nucleo del Sole è fatto per il 73% di idrogeno, l’elemento più semplice che esista, un solo protone. Ma con quindici milioni di gradi di temperatura, e una pressione 250 miliardi di volte quella che sentiamo qui sulla Terra, gli atomi di idrogeno vengono schiacciati l’uno contro l’altro con una violenza tale che si fondono. Quattro nuclei di idrogeno diventano un nucleo di elio.
Ed è qui che succede la cosa incredibile: il nucleo di elio che si forma pesa leggermente meno della somma dei quattro nuclei di idrogeno di partenza. Quella differenza di massa, piccolissima, non scompare. Si trasforma in energia. Einstein l’aveva scritta in un’equazione di poche lettere, E = mc², energia uguale massa per la velocità della luce al quadrato. La velocità della luce è già un numero enorme. Elevata al quadrato, diventa un moltiplicatore mostruoso.
Ogni secondo, il Sole trasforma circa seicento milioni di tonnellate di idrogeno in elio. E in quel processo, ogni secondo, quattro milioni di tonnellate di materia scompaiono. Diventano pura energia.
Il Sole, in un certo senso, sta lentamente scomparendo, trasformandosi in luce. Lo fa da quattro miliardi e mezzo di anni. E lo farà ancora per altrettanto tempo.
Il viaggio della luce
Otto minuti e venti secondi, abbiamo detto. Il tempo che la luce del Sole impiega per arrivare fino a noi, attraverso il vuoto dello spazio. Ma quella è solo l’ultima parte del viaggio, la più facile. La parte difficile, quella che nessuno racconta mai, comincia molto prima.
Un fotone, una particella di luce, nasce nel nucleo del Sole in una frazione di secondo, dalla fusione che abbiamo appena descritto. Poi deve attraversare il Sole stesso, dal centro fino alla superficie. Sembra un tragitto breve, no? Settecentomila chilometri appena. E invece quel fotone, per farlo, può metterci diecimila anni. Alcuni calcoli dicono centomila. Altri, più di centosettantamila.
Perché? Perché il nucleo del Sole è così denso, così affollato di particelle, che il fotone non riesce mai a fare un metro in linea retta. Viene continuamente assorbito e riemesso, urtato, deviato, rimbalzato in una direzione a caso. Fa quello che i fisici chiamano una passeggiata casuale, un passo avanti, due indietro, uno di lato, per migliaia e migliaia di anni.
La luce che oggi vi scalda la pelle è partita dal nucleo del Sole quando sulla Terra c’erano ancora i mammut. Prima della scrittura. Prima delle piramidi.
Solo negli ultimi otto minuti quel fotone ha fatto il tratto facile, lo spazio vuoto dalla superficie del Sole fino al vostro occhio. Tutto il resto, i millenni prima, li ha passati intrappolato dentro la stella stessa, cercando disperatamente una via d’uscita.
Anatomia di una stella
Se potessimo tagliare il Sole a metà, come una cipolla, troveremmo diversi strati, ognuno con un comportamento diverso. Al centro, il nucleo, il motore, dove avviene la fusione, esteso per circa un quarto del raggio del Sole. Poi la zona radiativa, dove il fotone fa la sua lentissima passeggiata casuale. Poi la zona convettiva, dove il plasma comincia letteralmente a bollire, con bolle di gas caldissimo grandi come continenti che salgono, si raffreddano, ridiscendono, esattamente come l’acqua in una pentola.
Poi arriviamo alla fotosfera, quella che chiamiamo la superficie del Sole, anche se il Sole non ha una superficie solida come la Terra: è lo strato da cui finalmente la luce riesce a sfuggire libera nello spazio, a 5.500 gradi. Sopra, la cromosfera, un sottile strato rosato visibile solo in particolari condizioni. E infine la corona, la parte più esterna, che si estende per milioni di chilometri nello spazio.
Ed è qui che arriva il primo grande mistero del Sole, uno che gli scienziati studiano da decenni: la corona è molto più calda della superficie sottostante, milioni di gradi contro i 5.500 della fotosfera. Come sia possibile che l’atmosfera esterna di una stella sia centinaia di volte più calda della sua superficie, non lo sappiamo ancora con completa certezza.
Ed è proprio la corona, normalmente invisibile perché sovrastata dalla luce diretta del Sole, quella che si può ammirare durante un’eclissi totale: quando la Luna copre esattamente il disco solare, per pochi istanti, quell’aureola bianca e sottile diventa visibile a occhio nudo. Un dettaglio che ieri sera, con la nostra eclisse parziale, non abbiamo potuto vedere, ma che resta uno dei motivi migliori per inseguire una totalità almeno una volta nella vita.
Una vita lunga miliardi di anni
Il Sole non è sempre stato così, e non rimarrà così per sempre. Nacque circa quattro miliardi e seicento milioni di anni fa, da una nube di gas e polvere che collassò sotto il proprio stesso peso, insieme a tutto il sistema solare, pianeti compresi, tutti formati dagli stessi resti di quella nube.
Da allora vive quella che gli astronomi chiamano la sequenza principale, la fase stabile in cui brucia idrogeno nel nucleo in modo regolare, costante, affidabile. La fase più lunga, e in un certo senso più noiosa, della vita di una stella. Ma anche quella che ha reso possibile la vita sulla Terra.
Il Sole ha già vissuto circa metà di questa fase. Altri cinque miliardi di anni, più o meno, e l’idrogeno nel nucleo comincerà a scarseggiare. Il nucleo si contrarrà, si scalderà ancora di più, e gli strati esterni della stella si gonfieranno enormemente.
Il Sole diventerà una gigante rossa. Si espanderà a tal punto da inghiottire Mercurio, poi Venere, e secondo alcuni calcoli forse anche la Terra.
Dopo la fase di gigante rossa, il Sole non avrà più abbastanza massa per esplodere come supernova. Gli strati esterni verranno espulsi lentamente nello spazio, formando una nebulosa planetaria, una nuvola di gas colorata e in espansione, con al centro quello che resta del nucleo: una nana bianca, piccola, densissima, calda ma senza più energia da produrre, destinata a raffreddarsi lentissimamente per l’eternità.
Cinque miliardi di anni sono un tempo che la nostra mente fatica anche solo a immaginare. Per ora, il Sole è ancora nel pieno della sua vita adulta. Lo stesso Sole che ha visto nascere i dinosauri, e li ha visti estinguersi, e ha visto nascere noi.
Quando il Sole si arrabbia
Il Sole non è immobile, e non è nemmeno sempre uguale a se stesso. Sulla sua superficie compaiono periodicamente delle macchie scure, più fredde delle zone circostanti anche se restano comunque a migliaia di gradi: sono le macchie solari, il segno visibile di un campo magnetico incredibilmente intenso e aggrovigliato, che a tratti si attorciglia su se stesso fino a strapparsi.
Quando questo succede, il Sole può liberare enormi esplosioni di energia e particelle, i brillamenti solari, oppure, quando è materia vera e propria della corona a essere scagliata nello spazio, le espulsioni di massa coronale. Il numero di macchie solari segue un ciclo di circa undici anni, tra un minimo e un massimo di attività, che gli astronomi osservano e contano da secoli.
Quando queste esplosioni di particelle cariche viaggiano verso la Terra, e il nostro pianeta le intercetta, le particelle vengono catturate dal campo magnetico terrestre e canalizzate verso i poli. Lì, scontrandosi con l’atmosfera, la fanno letteralmente brillare. Le chiamiamo aurore, boreali al polo nord, australi al polo sud, come quella spettacolare del 10 ottobre 2024 che si è vista anche qui in Val di Fassa (vedi articolo).
Ogni aurora è un messaggio. Un promemoria che il Sole, per quanto ci sembri stabile e immutabile, è una stella viva, attiva, imprevedibile.
Il Sole è una spilla
Fin qui abbiamo parlato di numeri che tolgono il fiato. Un milione di Terre dentro il Sole, quindici milioni di gradi nel nucleo, un viaggio di diecimila anni per la luce. Ora però cambiamo scala, perché nell’universo il Sole, con tutta la sua grandezza, è tutto sommato un oggetto modesto.
Il Sole è classificato come una nana gialla. Il nome stesso lo dice: nana. Non è tra le stelle grandi, è nella media, forse leggermente sopra. Sirio, la stella più luminosa del cielo notturno, è circa una volta e settanta il diametro del Sole. Aldebaran, l’occhio rosso del Toro, quarantaquattro volte.
Poi arriviamo a Betelgeuse, la spalla del cacciatore Orione, quella stella rossastra che si vede tutte le notti d’inverno. Una supergigante rossa il cui diametro cambia perché la stella pulsa, si gonfia e si sgonfia: settecento, forse novecento volte il diametro del Sole. Se la sostituissimo al Sole, tenendo fissa la Terra al suo posto, la sua superficie arriverebbe grosso modo fino alla fascia degli asteroidi, tra Marte e Giove. Mercurio, Venere, Terra, Marte, tutti inghiottiti, tutti dentro la stella. Giove resterebbe appena fuori.
Ed è una stella agli sgoccioli. Nata appena otto o dieci milioni di anni fa, un’inezia rispetto ai quattro miliardi e mezzo di anni del Sole, ha già bruciato quasi tutto il suo idrogeno, perché le stelle più massicce vivono vite brevissime e violente. Betelgeuse ha una massa circa sedici volte quella del Sole, e prima o poi esploderà come supernova.
Quel “prima o poi”, per un astronomo, è un termine molto elastico: potrebbe succedere domani, oppure tra centomila anni.
C’è un dettaglio che fa venire i brividi. Betelgeuse è così lontana, tra i 550 e i 700 anni luce a seconda della stima, che se fosse già esplosa in questo preciso momento non lo sapremmo: la luce di quell’esplosione starebbe ancora viaggiando verso di noi, e continueremmo a vederla come una stella normale per secoli, prima che la notizia, in un certo senso, ci raggiunga.
Nel 2019 fece scalpore in tutto il mondo: la sua luminosità calò improvvisamente di quasi il 50%, il calo più marcato mai registrato, e per qualche mese si rincorse la voce che fosse il preludio dell’esplosione. Poi si scoprì la spiegazione più prosaica: una nube di polvere espulsa dalla stella, che per un periodo ne aveva oscurato parte della superficie. Nulla a che vedere con una supernova imminente.
Quando succederà davvero, comunque, non ci sarà nessun pericolo per noi: perché una supernova rappresenti una minaccia concreta per la Terra dovrebbe avvenire entro poche decine di anni luce di distanza, e Betelgeuse è oltre dieci volte più lontana di quella soglia. Quello che vedremo sarà solo, per due o tre mesi, un nuovo punto di luce in cielo, quasi quanto un quarto di Luna, visibile perfino di giorno. Uno spettacolo, non una minaccia.
E dopo? Quello che resta del nucleo, tutto ciò che non è stato scagliato nello spazio dall’esplosione, collassa su se stesso in una manciata di secondi. Se il residuo supera il limite di Chandrasekhar ma non va oltre una certa soglia, diventa una stella di neutroni, una sfera di appena una ventina di chilometri di diametro ma con dentro compressa la massa di una stella intera, così densa che un cucchiaino del suo materiale peserebbe, sulla Terra, come una montagna. Se il nucleo residuo è ancora più massiccio, il collasso non si ferma nemmeno lì, e quello che resta diventa un buco nero. Con la massa stimata per Betelgeuse, l’esito più probabile è una stella di neutroni, non un buco nero, ma è una previsione, non una certezza.
Nell’istante del collasso, prima ancora che l’esplosione diventi visibile, il nucleo emette un lampo enorme di neutrini che attraversa stella e spazio in poche ore, mentre la luce vera e propria impiega giorni per farsi strada. I rivelatori sulla Terra se ne accorgerebbero per primi, ore prima che chiunque veda un fotone in più nel cielo notturno.
E Betelgeuse non è nemmeno tra le più grandi che conosciamo. VY Canis Majoris, una supergigante rossa nel Cane Maggiore, arriva a circa 1.400 volte il diametro del Sole. Stephenson 2-18, tra le stelle più grandi mai osservate, sfiora le 2.150 volte: se la mettessimo al posto del Sole, la sua superficie si estenderebbe oltre l’orbita di Saturno.
Fermatevi un attimo a immaginarlo. Un’unica stella, la cui superficie occuperebbe lo spazio che nel nostro sistema solare va dal Sole fino a Saturno. E se il Sole, con il suo milione e trecentomila Terre di volume, ci sembra già incomprensibilmente grande…
Provate a immaginare la nostra intera stella, il centro assoluto del nostro sistema solare, quella che dà la vita alla Terra e a tutto quello che conosciamo, ridotta a un puntino. Una spilla. Persa sulla superficie di una stella come Stephenson 2-18.
È una questione di prospettiva. Il Sole è tutto, per noi. È la differenza tra la vita e il gelo assoluto. È l’unica stella abbastanza vicina da scaldarci, da permettere alle piante di crescere, da rendere possibile tutto quello che siamo. Ma nell’immensità dell’universo è solo una stella tra centinaia di miliardi, nella nostra sola galassia. Né la più grande, né la più piccola. Una stella nella media.
Ed è anche per questo, forse, che vale la pena fermarsi ogni tanto a guardarlo. Non perché sia eccezionale su scala cosmica, ma perché è il nostro. L’unico che abbiamo. L’unica stella abbastanza vicina da poterne vedere, come è successo proprio ieri sera, perfino il bordo coperto dalla Luna.
