1] NANE BRUNE
Le stelle sono oggetti che emettono grandi quantità di energia grazie alle reazioni nucleari che avvengono al loro interno.
Affinché si inneschino queste reazioni sono necessarie elevate condizioni di pressione e temperatura nel loro nucleo e ciò può avvenire solo quando l’oggetto in questione presenta una massa superiore ad 80 volte la massa del pianeta Giove, il più massiccio del Sistema Solare.
Pianeti e satelliti sono invece oggetti molto più piccoli di una stella ed al loro interno non avviene alcuna reazione nucleare.
Esistono però degli oggetti che presentano caratteristiche intermedie tra pianeta e stella : le nane brune.
Approssimativamente, un pianeta è un oggetto con una massa inferiore o uguale a 13 volte la massa del pianeta Giove e, come abbiamo detto, una stella è un oggetto con una massa superiore ad 80 volte la massa del pianeta Giove.
Le nane brune sono dunque oggetti “quasi stellari” con una massa compresa tra 13 ed 80 volte la massa del pianeta Giove.
A differenza dei pianeti, le nane brune emettono una certa quantità di energia, soprattutto radiazione infrarossa. Nel campo del visibile emettono luce di colore rosso scuro.
Questa energia emessa dalle nane brune è dovuta ad un meccanismo diverso da quello delle stelle. Mentre all’interno di una stella avviene la trasformazione dell’Idrogeno in Elio, all’interno di una nana bruna avviene, soprattutto all’inizio della sua vita, la fusione di elementi leggeri, soprattutto Litio e Deuterio (isotopo dell’Idrogeno) che richiede condizioni di temperatura e pressione notevolmente inferiore rispetto alla fusione dell’Idrogeno.
Parte dell’energia emessa dalle nane brune è dovuta poi al surriscaldamento causato dalla gravitazione, trattandosi sempre di oggetti di massa ben superiore a quella dei pianeti.
Le nane brune sono oggetti molto difficili da individuare, sia a causa della loro massa, più piccola anche delle stelle nane, sia del loro colore scuro, dal quale deriva appunto il loro nome.
Le nane brune spesso ruotano in orbita attorno ad una stella, ma spesso sono anche oggetti isolati. In entrambi i casi possono avere sistemi planetari.
Si stima che il numero delle nane brune sia enorme : potrebbero essere il tipo di oggetto più diffuso nell’Universo.
Secondo una ricerca dell’Università di Hull in Gran Bretagna, solo nella nostra Galassia, potrebbero esserci fino a cento miliardi di nane brune.
La nana bruna più vicina a noi di cui siamo a conoscenza è Luhman 16 e si trova a circa 6,5 anni luce dal Sole. In realtà si tratta di un sistema binario di due nane brune legate gravitazionalmente. La distanza tra le due componenti è di sole tre Unità Astronomiche (tre volte la distanza media Terra-Sole).
2] NANE BIANCHE
La formazione delle stelle avviene nelle grandi nubi di gas e polvere presenti nell’Universo.
Queste nubi, per effetto della gravità, ma anche per altri effetti come l’onda d’urto dovuta all’esplosione di una stella vicina o l’incontro tra due nubi, cominciano a contrarsi, formando vari grumi più densi.
Se la massa di un grumo è sufficiente, sempre a causa della gravità, al suo interno si innescano le reazioni nucleari: la fusione dell’Idrogeno in Elio. Possiamo dire che la stella “si accende”.
Per tutta la vita della stella, la pressione verso l’esterno dovuta alle reazioni nucleari bilancerà l’enorme pressione verso l’interno dovuta alla gravità causata dall’enorme massa e la stella sarà in equilibrio.
Quando l’idrogeno sarà esaurito, la stella entrerà in una fase di grande instabilità : la stella comincerà a contrarsi finché al centro non si raggiungeranno le condizioni di temperatura e pressione per cui comincerà a “bruciare” l’Elio, generando elementi più pesanti.
Esaurito anche l’Elio, se la stella ha una massa inferiore ad otto masse solari, la sua parte centrale si trasformerà in una “nana bianca”, mentre gli strati esterni cominceranno ad espandersi nello spazio circostante.
Nel caso di stelle di massa superiore ad otto masse solari la morte sarà invece caratterizzata da una violenta esplosione (supernova) ed il residuo sarà, sempre a seconda della massa, una stella di neutroni o un buco nero.
Le nane bianche dunque rappresentano lo stadio finale dell’evoluzione di stelle di piccola massa.
Una nana bianca è un oggetto estremamente denso, in rapida rotazione attorno al proprio asse, con una dimensione paragonabile a quella della Terra, ma una massa paragonabile a quella del Sole !
In una nana bianca la materia è estremamente compressa : una zolletta di zucchero fatta di questa materia peserebbe sulla Terra quanto un’automobile.
Anche il nostro Sole diventerà un giorno una nana bianca : nato cinque miliardi di anni fa, morirà fra circa cinque miliardi di anni. I suoi strati esterni incandescenti inghiottiranno prima Mercurio, poi Venere e poi la Terra ed al suo posto resterà una piccola nana bianca.
Come le nane brune, anche questi oggetti sono molto diffusi nell’Universo. In una sfera di raggio 21 anni luce con centro il Sole, se ne trovano già otto.
Anche le nane bianche sono molto difficili da individuare. Attualmente (2018) ne sono catalogate 11.000 nelle nostre vicinanze.
Quando in un sistema stellare binario “stretto” (cioè con le due stelle molto vicine) una delle due stelle muore e diventa una nana bianca, si crea un sistema altamente instabile : si crea un trasferimento di materia dalla stella alla nana bianca che in breve tempo porta all’esplosione generando una cosiddetta supernova di tipo Ia.
3] NANE NERE
Diciamo subito che non è mai stata individuata una nana nera e spieghiamo il perchè.
Una nana bianca è inizialmente un oggetto ancora luminoso, ma questa luminosità non durerà all’infinito. Si calcola che in cento miliardi di anni, la nana bianca si sarà completamente spenta, ma, ricordiamo, il nostro Universo ha un’età di “soli” 13,8 miliardi di anni.
Dunque una nana nera è il residuo finale definitivo di una stella di massa inferiore ad otto masse solari : un oggetto che non emette nessuna forma di energia, completamente nero, un “cadavere” che vagherà all’infinito nell’Universo.
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