Comprendere le stelle: dalla radiazione elettromagnetica alla fusione nucleare

In questo appunto verranno analizzate le stelle. In particolare come si è passati dalla radiazione elettronica alla fusione nucleare.

Cosa sono le stelle

Le stelle sono corpi celesti che emettono luce. Questa luce deriva dalla fusione nucleare nel loro nucleo. In particolare ad opera di due elementi: idrogeno ed elio. Entrambi si combinano liberando molta energia. Esse sono grandi sfere di plasma mantenute in equilibrio tra: la forza di gravità che tende a farle collassare e la pressione delle reazioni interne. Tutto ciò causa:

• variazioni di dimensioni;
• luminosità
• colore in base alla loro massa e allo stadio evolutivo.

Infine le stelle seguono un ciclo vitale che le vede nascere da nubi cosmiche e terminare come nane bianche, stelle di neutroni o buchi neri.

Caratteristiche delle stelle

Tramite lo studio della radiazione elettromagnetica e sulla base delle conoscenze della fisica moderna, oggi possiamo definire con una buona certezza molte caratteristiche delle stelle quali:

• la grandezza, che può variare da stella a stella
• la massa;
• la temperatura;
• la luminosità;
• la distanza.

La loro massa è il fattore determinante per quasi tutte le loro altre caratteristiche, influenzando: le dimensioni, la temperatura superficiale che determina il colore, dal blu al rosso, la luminosità intrinseca e il loro intero ciclo vitale. Inoltre, le stelle possiedono rotazione, generano campi magnetici e la loro metallicità riflette la loro generazione cosmica.

Reazioni nucleari nelle stelle

Le stelle emettono grande energia. Questo fenomeno si manifesta perché al loro interno avvengono le reazioni nucleari soprattutto di fusione. L'insieme di tutte queste reazioni avvengono nel nucleo. In questa zona la materia è costituita dalla miscela di nuclei atomici e di elettroni liberi che si muovono in modo caotico. Questa sorta di materia viene definita plasma, cioè il quarto stato fisico della materia. Nel nucleo delle stelle le temperature sono altissime e avvengono le reazioni di fusione nucleare.

Temperatura e composizione stellare

Andando invece nelle parti più esterne della stella le temperature diminuiscono. La materia assume la struttura atomica e lo stato fisico è quello gassoso. La temperatura sulla superficie di una stella è variabile. Passa da un minimo di tremila gradi centigradi ad un massimo di sessantamila. In queste zone più esterne le reazioni nucleari non avvengono più. Questo perché la temperatura è troppo bassa a differenza del nucleo dove raggiungono almeno i dieci milioni gradi Kelvin.

Elementi chimici e fusione nucleare

Dato che è risaputo che all'interno stelle, gli elementi chimici più abbondanti sono l'idrogeno e l'elio. Questi elementi possiedono un numero atomico molto basso. Inoltre la reazione nucleare che si ottiene da questi due elementi è la fusione di quattro nuclei di idrogeno per formare un nucleo di elio. In alcune stelle però avvengono altri tipi di reazioni nucleari. Un esempio è la fusione di 3 nuclei di elio per formarne uno di carbonio. Quindi tramite la fusione si possono formare tutti gli elementi chimici fino al numero atomico 26, che è il ferro.