Il sole è una stella nana gialla al centro del sistema solareed è l’oggetto più grande, più luminoso e più massiccio del sistema.
Il sole si è formato circa 4,5 miliardi di anni fa. A quel tempo, l’area del via Lattea La galassia che sarebbe diventata il sistema solare era costituita da una densa nuvola di gas, i resti di una precedente generazione di stelle. La regione più densa di questa nuvola collassò e diede origine alla protostella che sarebbe diventata il sole. Man mano che questa giovane protostella cresceva, pianeti, lune e asteroidi formatosi intorno a ciò che restava di questa materia prima, legato in orbita alla loro stella madre dalla sua immensa gravità.
Nel cuore del sole, questa stessa forza ha acceso fusione nucleare che alimenta la stella. Il calore e la luce di questa reazione nucleare hanno permesso alla vita sulla Terra di evolversi e prosperare. Tuttavia, questa reazione alla fine porterà al la scomparsa del solepoiché il sole finirà per esaurire il combustibile nucleare.
Il sole è una stella?
Nonostante la sua importanza per gli esseri umani e tutta la vita sulla Terra, la nostra stella nana gialla è piuttosto nella media. In confronto ad altre stelle, sia la massa del sole di circa (2 x 10³⁰ chilogrammi) che il suo diametro di circa 865.000 miglia (1.392 milioni di chilometri) sono abbastanza tipici: gli astronomi hanno osservato molte stelle più piccole e stelle con massa centinaia di volte questa .
Una cosa che distingue davvero il sole dalle altre stelle è il fatto che è solo nello spazio. La maggior parte delle stelle – fino all’85% – esiste in sistemi binari con una stella compagna, mentre molte altre stelle esistono in sistemi con ancora più stelle, secondo il Struttura nazionale del telescopio dell’Australia.
Di cosa è fatto il sole?
Il sole è nel periodo della vita di un corpo stellare in cui si fonde idrogeno creare elio. La differenza di massa tra gli atomi di idrogeno e l’atomo figlio di elio viene rilasciata sotto forma di energia, il calore e la luce che sostengono il nostro pianeta. Questa è chiamata sequenza principale.
Prima che la sequenza principale esistesse stelle come il sole come quelle che sono note come protostelle, raccolgono massa dall’ambiente circostante e crescono fino alla massa richiesta per avviare la fusione.
Come tutte le stelle della sequenza principale, la maggior parte della massa del Sole è costituita da idrogeno, con un po’ di elio e tracce di elementi più pesanti, che sono indicati come metallicità o “Z” di una stella (la definizione astronomica di un metallo è “qualsiasi elemento più pesante dell’elio”).
Il rapporto tra la massa del sole è il 73% di idrogeno, il 25% di elio e il 2% di metalli. Le generazioni di stelle che hanno preceduto il sole avrebbero avuto rapporti di metalli inferiori a questo, arricchendo le loro galassie con elementi più pesanti alla loro morte.
Più una stella è grande, più rapidamente brucia attraverso il suo contenuto di idrogeno; alcune delle stelle più grandi – come quelle con masse 40 volte quella del sole – hanno una vita di un milione di anni rispetto alla vita della sequenza principale del Sole di circa 10 miliardi di anni, secondo Swinburne University of Technology in Australia.
Quanto è caldo il sole?
Il nucleo del sole raggiunge temperature di 27 milioni di gradi Fahrenheit (15 milioni di gradi Celsius). La maggior parte dell’idrogeno nel nucleo del sole esiste come plasma ionizzato perché le condizioni sono abbastanza calde e violente da strappare gli elettroni dagli atomi costituenti.
Eppure il nucleo del sole e questo potente motore sono fuori dalla vista. La parte più profonda del sole su cui vediamo terra è la fotosfera, che passa liberamente come una “superficie” per questa palla al plasma. La temperatura della fotosfera varia da circa 6.700 F a 14.000 F (da 3.700 C a 7.700 C).
Sopra la fotosfera c’è l’atmosfera vaga e tenue del sole, nota come corona. La corona non è visibile dalla Terra in condizioni normali poiché la luce che emette è sopraffatta da quella della fotosfera. La corona, tuttavia, rappresenta uno dei misteri più significativi che circondano il sole.
I modelli teorici delle stelle degli scienziati suggeriscono che dovrebbero diventare più calde man mano che ci si sposta verso il loro centro, come si vede nelle regioni del sole tra la fotosfera e il nucleo, chiamate cromosfera e regione di transizione, dove le temperature salgono bruscamente fino a 900.000 F (500.000 C ), secondo Nasa.
Tuttavia, la corona a una temperatura di circa 900.000 F o più, è in realtà molte volte più calda della fotosfera a 1.300 miglia (2.100 km) sotto di essa.
Cosa alimenta il sole?
La principale fonte di energia radiante dal sole è un processo di fusione chiamato catena protone-protone (catena pp). Al sole la più dominante di queste reazioni è la catena ppI. Si verifica come pressione gravitazionale nel nucleo del sole, è abbastanza grande da forzare insieme i nuclei atomici di idrogeno, superare la loro carica positiva e creare atomi più pesanti.
L’effetto complessivo della catena ppI è di prendere quattro atomi di idrogeno e fonderli per creare un atomo di elio, due positroni, due neutrini e due raggi gamma fotoni – che rappresentano la maggior parte dell’energia radiativa del sole.
Poiché il nucleo del sole è ricco di elettroni sciolti, i due positroni vengono rapidamente annientati, mentre i raggi gamma rimbalzano attorno all’interno denso della stella per qualche tempo prima di scappare, il che significa che la particella figlia di questo processo che sfugge per prima è il neutrino senza carica, di massa incredibilmente bassa.
Il sole produce neutrini solari in tale abbondanza che circa 100 miliardi di essi passano attraverso un’area piccola del tuo corpo ogni secondosecondo Fermi National Accelerator Laboratory.
Questo mostra che il sole sta consumando molto idrogeno per mantenere la sua luminosità di 3.846 × 1026 Watt, quindi quanto tempo prima che si esaurisca e cosa succede allora?
Quando morirà il sole?
Il sole è a metà della sua vita di sequenza principale e ha fuso l’idrogeno per circa 4,5 miliardi di anni. La nostra stella è bloccata in una battaglia perpetua, poiché la pressione di radiazione esterna fornita dalla fusione nucleare bilancia le forze gravitazionali interne. Quando l’idrogeno nel cuore del sole si esaurirà in circa 5 miliardi di anni, non ci sarà più una forza che si oppone alla forza interna di gravità.
Il centro del sole subirà un collasso gravitazionale, comprimendosi in un nucleo densamente compatto. Ciò attiverà la fusione dell’elio in elementi ancora più densi come carbonio, azoto e ossigeno.
Mentre ciò accade, i gusci esterni del sole sperimenteranno l’effetto opposto, poiché il calore generato da questi nuovi processi di fusione li fa espandere verso l’esterno, secondo Nasa. Questa è una cattiva notizia per i pianeti interni del sistema solare, inclusa la Terra.
Quando il sole entra in questa fase e diventa ciò che è noto come una gigante rossa, il suo guscio esterno si gonfierà e si espanderà attorno all’orbita di Marte, consumando i pianeti interni, compresa la Terra. Tuttavia, la fase della gigante rossa non è lo stato finale del sole.
Il sole diventerà un buco nero?
Per le stelle con una massa di almeno 20 volte quella del sole, questo processo di collasso e di innesco della fusione si ripeterà molte volte, sintetizzando elementi progressivamente più pesanti fino alla massa atomica del ferro.
Alla fine, ciò si traduce in una potente esplosione cosmica chiamata supernova, e la stella massiccia subisce un collasso gravitazionale finale per diventare una stella di neutroni o una stella buco nero– un oggetto così denso che nelle sue vicinanze nemmeno la luce può sfuggire alla sua influenza gravitazionale.
Per le stelle con la massa del nostro sole, invece, gli strati esterni che si gonfiano durante la fase di gigante rossa diventano una nebulosa planetaria circostante, ma vengono liberati dopo circa 1 miliardo di anni. Questo espone il nucleo fumante della stella, che a questo punto è in uno stato denso di esistenza chiamato nana bianca.
Come una nana bianca, il nostro sole si attenua e il materiale che ha sparso in agonia forma quella che è conosciuta come una nebulosa planetaria attorno ad esso, un nome leggermente confuso poiché ha poco a che fare con i pianeti reali. Questo materiale alla fine si diffonderà ulteriormente dal resto della stella e continuerà a formare gli elementi costitutivi della prossima generazione di stelle e pianeti, assicurando così il ruolo della nostra stella nel ciclo di vita stellare dell’universo.
Risorse addizionali
Il Solar Parker è recentemente diventato il primo veicolo costruito dall’uomo a “toccare” l’atmosfera esterna del sole. Una delle sue missioni principali sarà determinare perché la corona è così tante volte più calda della fotosfera. Puoi saperne di più sulla sonda e sulla sua missione sul canale YouTube della NASA. https://www.youtube.com/watch?v=LkaLfbuB_6E&t=88s
In che modo le nubi di gas e polvere subiscono il collasso gravitazionale che le trasformerà in stelle come il sole? Il team del James Webb Space Telescope fornisce una spiegazione. https://www.youtube.com/watch?v=L2d7joOgVLg
E sul tema del collasso gravitazionale. Khan Academy spiega i processi che trasformano stelle più massicce del nostro sole in stelle di neutroni e buchi neri. https://www.youtube.com/watch?v=UhIwMAhZpCo
Bibliografia
Sun Fact Sheet, NASA Goddard Flight Center, accesso 03/05/22 https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/sunfact.html
Sequenza principale Lifetime, Swinburne University of Technology, accesso 03/05/22 https://astronomia.swin.edu.au/cosmos/m/main+sequence+lifetime
Stelle binarie, Australia National Telescope Facility, accesso 03/05/22, https://www.atnf.csiro.au/outreach/education/senior/astrophysics/binary_intro.html#:~:text=Attualmente%20most%20stars%20are%20in,distances%20of%20binaries%20vary%20enormously
Verde. SF, Jones. MH, “Un’introduzione al sole e alle stelle”, Cambridge University Press, [2015].
Aging to Gianthood, NASA, accesso 03/05/22 [https://exoplanets.nasa.gov/life-and-death/chapter-6/]
Perché il sole non diventerà un buco nero, NASA, accesso 03/05/22, https://www.nasa.gov/image-feature/goddard/2019/perché-il-sole-non-diventerà-un-buco-nero
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