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Stelle binarie e variabili


Giovedý 13, Marzo 2014
in  Stella Stellina


Le stelle che, formatesi in coppia o in gruppetti (che poi si disgregano) restano legate fra loro dalla gravità si chiamano binarie.


Quando si vedono a occhio nudo come capita con Mizar, un gruppo di sette stelle delle quali se ne vedono solo due distinguendo i puntini luminosi affiancati. Potrebbe essere un effetto prospettivo, ma studiando i modi di ciascuna stella si vede che ognuna gira intorno a un centro di massa comune seguendo le leggi di Keplero. In questo modo si trovano anche le 'compagne invisibili', se una delle due stelle è una nana bianca, ad esempio, è molto difficile vederla, ma la sua massa resta, e interferisce con il moto della compagna.


Gli studi sui moti delle binarie sono importanti perché costituiscono l'unico mezzo per determinare in modo diretto la massa di queste stelle e costruire un diagramma, di massa luminosità che ci permette di ricavare la massa di una stella di cui si conosca solo la luminosità.


Se le stelle sono molto vicine fra loro (vicine su scala stellare, ovviamente, il che puó essere milioni di silometri) le forze di marea provocano il passaggio di materiali da una stella all'altra. In questo modo si riconoscono anche i buchi neri, intorno ai quali si forma l'anello di accrescimento. E in questo modo hanno origine le novae, che sono stelle che hanno un improvviso aumento di visibilità a causa di un evento esplosivo, e sembrano spuntare dal nulla 'nuove', appunto come le chiamarono gli antichi.


In realtà, prima dell'esplosione sono solo poco luminose, ma finché non si è potuto confrontare il cielo prima e dopo l'evento grazie alla fotografia, non si poteva sapere.


Queste stelle sono quasi tutte 'binarie a contatto' una nana bianca e una gigante rossa, molto vicine fra loro. Il materiale in espansione della gigante rossa forma un disco di accrescimento intorno alla nana bianca e, quando la massa del disco supera un certo limite, le condizioni negli strati più vicini alla nana diventano tali da innescare processi di fusione nucleare.


La grande esplosione che ne deriva fa diventare la stella anche 100.000 volte più luminosa nel giro di pochi giorni. Il guscio esterno viene spazzate via, e forma una nube di gas che si espande a migliaia di km al secondo. La quantità di materia espulsa non è elevata, ma ricca di elementi pesanti, e l'esplosione non segna la fine della stella che entro pochi mesi torna alle condizioni precedenti.


Il processo è destinato a ripetersi nel tempo, molte novae si sono riaccese, come per esempio la stella J della Crona Boreale esplosa nel 1866 e nel 1946. Si calcola che in una galassia media come la nostra ci siano ogni anno 25 esplosioni di novae.


Le novae non sono le uniche a variare la luminosità, più o meno tutte le stelle lo fanno. Ma alcune più di altre. Sono anche state classificate: variabili cataclismatiche o eruttive (novae e supernovae), variabili a eclisse, nelle quali la variazione e dovuta all'interposizione, fra noi e loro di un'altra stella, dette variabili di rotazione, che ci mostrano in tempi successivizone con luminosità differenti e variabili pulsanti dalle variazioni regolari.


Queste ultime sono stelle di massa diversa che attraversano fasi particolari della loro evoluzione, e che si trovano in zone del diagramma HR lontane dalla sequenza principale. Come è stato mostrato da studi doppler sulle velocità dei gas, queste stelle variano il proprio diametro con periodi che vanno da 1 a 50 giorni (Cefeidi) o da 9 a 17 ore (Lirae): sono più luminose quando il gas si contrae (e quindi si allontana da noi) e meno quando si espande.


Sembra impossibile, ma anche a distanza di anni luce una dall'altra le stelle sono in contatto, anzi, sono legate fra loro da forze gravitazionali che le trascinano in un valzer velocissimo, raggruppate in enormi sistemi chiamati galassie. Anche il Sole, con altre stelle, forma, una galassia. La nostra galassia, che gli antichi chiamarono via Lattea senza saper che cosa fosse semplicemente osservando nel cielo notturno quella scia di luce che oggi riconosciamo come il piano su cui si trova la maggior parte delle stelle, delle nebulose delle polveri che orbitano intorno al centro galattico. E come milioni di altre galassie, anche la nostra ha una struttura che conosciamo ogni giorno di più, osservando le altre galassie e inventando nuovi metodi di analisi.


Di ipotesi su che cosa potesse essere quella scia di luce diffusa nel cielo è punteggiata di stelle, gli antichi ne fecero tante: per i Greci era il latte sparso da Era, madre degli dei, e Galassia, o meglio glaxias Kuklos (circolo latteo) era il nome che le dettero, e che usiamo ancora adesso tradotto in via Lattea.


I cinesi, invece, pensavano che fosse un fiume celeste, e così lo chiamarono, dove nuotavano migliaia di pesci-stelle che, scambiando il crescente di Luna per un amo fuggivano scomparendo man mano che la Luna avanzava. Gli abitanti della Siberia, convinti che un tempo il cielo si fosse spezzato in due metà, pensavano che quella striscia di luce fosse la saldatura che teneva uniti i due emisferi.


Ma pur essendo visibile da ogni luogo della Terra, finché Galileo non le ha puntato il suo cannocchiale nessuno si era accortó che quella luminosità diffusa, in realtà, era la somma di miliardi di piccolissime stelle.


Fu William Herschel che dette per la prima volta un corpo alla Galassia: volendo capire quale posto trovasse il Sole fra le altre stelle, infatti realizzó una mappatura bidimensionale del cielo che indicava chiaramente come le stelle fossero distribuite in una forma schiacciata al cui interno doveva trovarsi anche il Sole.


Ed è solo alla fine degli anni venti del secolo scorso che si sa con precisione che le stelle del nostro sistema sono proprio miliardi (fra 200 e 300), che il centro della Galassia è a circa 30.000 anni luce dal Sole in direzione del Sagittario, e che essa ha una struttura a spirale nella quale si possano distinguere zone meno popolate di stelle e zone in cui le stelle sono più concentrate.


Si è cominciato così a parlare dei bracci della spirale; del nucleo della Galassia, che si trova nella zona da cui tutti i bracci si dipartono, dall'alone galattico, di forma sferica che avvolge il disco della Galassia con stelle molto vecchie e ammassi globulari.


Il Sole è in posizione periferica, e noi osserviamo la Galassia dal suo interno, vedendola proiettata sulla sfera celeste.


Le osservazioni delle altre galassie nello spazio al di fuori del nostro, sistema stellare confermano ció che è stato ricostruito della via Lattea e convalidano anche le osservazioni che suggerivano che essa fosse in movimento.


Umberto Paoli

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