BETELGEUSE E LA SUPERNOVA

Betelgeuse una gigante rossa che diventerà presto una supernova. 

Betelgeuse è la seconda stella più luminosa della costellazione di Orione, dopo Rigel,  e mediamente la decima più brillante del cielo notturno vista ad occhio nudo,costituisce uno dei vertici dell'asterismo del Triangolo invernale, assieme a Sirio e Procione. Betelgeuse è una supergigante rossa in una fase già piuttosto avanzata della sua evoluzione, ed è una stella di dimensioni colossali, addirittura una tra le più grandi conosciute; il suo raggio misurerebbe in media 4,6 UA, pari a circa 1000-1050 volte il raggio del nostro sole. Forma il punto più a sinistra della costellazione di Orione ma recentemente la sua luminosità è diminuita notevolmente quindi gli scienziati presumono che la stella sia prossima a implodere quindi la domanda non è se esploderà ma quando lo farà. Stiamo monitorando questa stella dal 1980 e siamo praticamente sicuri che esploderà a breve trasformandosi in una immensa supernova.
Ma cosa sappiamo esattamente di Betelgeuse? Osservando la costellazione di Orione negli ultimi 100 anni gli astronomihanno notato  che questa grandissima stella ha perso sempre più della sua luminosità e questo è sicuramente un segnale importante che una stella si sta avviando al termine della sua vita bruciando l'ultimo carburante che gli resta. La perdita di luminosità non è insolita nell'universo e può accadere che una stella mostri periodi più o meno brillanti ma nel caso di Betelgeuse gli astronomi hanno notato anche delle onde gravitazionali provenienti proprio dalla questa stella nela costellazione di Orione.  
Anche la presenza di onde gravitazionali è un tipico segnale che si sta avvicinando l'avvio del fenomeno della supernova. La stella è immensa e la sua esplosione potrebbe anche essere vista dalla Terra poichè qusta luce arriverebbe sul nostro pieneta e noi vedremmo di notte Betelgeuse come oggi vediamo il pianeta Venere.

Perchè le stelle perdono luminosità?

Alcune stelle mantengono sempre la loro luminosità altre la perdono o la riconquistano nel tempo. Questa seconda tipologia di stelle è detta "stelle variabili" e Betelgeuse appartiene a questa seconda categoria.
Le stelle variabili sono di particolare interesse per gli scienziati proprio per via di questa caratteristica e per il fatto che potrebbero trasformarsi in supernove. Quindi vengono monitorate costantemente per capire i meccanismi e i tempi di trasformazione osservando le varie fasi della morte di una stella.
Ogni stella è ovviamente diversa dall'altra e per quanto riguarda Betelgeuse i suoi periodi di oscuramento e schiarimento sono all'incirca 425 giorni. Tra gennaio e dicembre del 2019 si è verificato l'ultimo periodo di oscuramento quindi ora sappiamo perfettamente il periodo in cui dovrebbe riascistare la brillantezza. Ma è accaduto che invece di riacquistare la sua brillantezza dopo 425 giorni ha invece continuato a perderne e continua ai giorni nostri. Così gli scienziati hanno confrontato i dati con quelli passati e hanno scoperto che questo fenomeno non era mai accaduto prima. Per questo motivo sono certi che sta avviandosi a diventare una supernova. 

Ma cos'è una supernova? 

Una supernova è una stella che all'improvviso mostra un aumento spropositato della sua brillantezza e durante un intervallo di tempo che può andare da qualche settimana a qualche mese, emette tanta energia quanta è previsto che ne emetta il nostro sole durante la sua intera esistenza e, per una quindicina di secondi, raggiunge una temperatura di cento miliardi di kelvin. L'interno di una stella si trova normalmente in una condizione di equilibrio in cui le forze predominanti, la gravità (che ha un verso orientato in direzione del centro della stella) e l'energia termica della massa del plasma, con verso orientato in direzione della superficie, si controbilanciano perfettamente. Perché questa situazione di stabilità permanga, è necessario che le temperature raggiunte nel nucleo raggiungano o superino i 107 K; la combinazione dell'elevata temperatura e di una pressione altrettanto elevata favoriscono le reazioni di fusione dei nuclei di idrogeno in nuclei elio, che sprigionano un'energia sufficientemente alta da contrastare il collasso cui la stella andrebbe naturalmente incontroTuttavia, a differenza del nostro Sole, le stelle massicce, giunte ad una fase avanzata del proprio ciclo vitale, non si limitano a fondere l'elio in carbonio, ma, in virtù della loro massa sufficientemente elevata, sono in grado di attuare dei cicli di fusione che, dal carbonio, portano alla produzione di elementi sempre più pesanti. Il prodotto finale di questi cicli di nucleosintesi è il ferro che, a causa dell'eccessivo dispendio energetico necessario per fonderlo, si accumula inerte al centro della stella. Quando il nucleo ferroso raggiunge e supera una massa limite, detta limite di Chandrasekhar ed equivalente a 1,44 masse solari, va incontro ad un'implosione; il nucleo collassante si scalda, causando una serie di rapide reazioni nucleari che risultano nella formazione di neutroni e neutrini. Il collasso viene arrestato da varie interazioni su piccola scala tra i neutroni neoformati, che fanno sì che l'implosione "rimbalzi": si crea così un'onda d'urto che causa la violenta espulsione nello spazio circostante degli strati esterni della stella. 

Una supernova è visibile in cielo?

Il nostro pianeta è fonte di cambiamento continuo. Il livello del mare è in aumento e le temperature possono aumentare anche di un grado ogni anno. Questo ha un impatto significativo sulla Terra ma anche nel cielo le costellazioni cambiano anche se lentamente e non ce ne accorgiamo perchè non possiamo vederle a occhio nudo. Qualsiasi cosa accade nell'universo sarà solo un puntino luminoso e il manto stellato ci apparirà come sempre. Rispetto all'universo la nostra Terra è ancora giovane e la vita umana è davvero un battito di ciglia rispetto all'universo cosicchè durante la nostra vita non possiamo notare alcun cambiamento nel cosmo. E quindi osservando il cielo ci sentiamo davvero molto piccoli e incapaci di capire i grandi segreti che ci nasconde l'universo. Senza un telescopio non sarebbe nemmeno possibile osservare un minimo cambiamento nel cielo e solo i telescopi più potenti sono capaci di osservare una supernova nei suoi cambiamenti. Osservando Betelgeuse possiamo capire come si sviluppa una trasformazione da stella a supernova ma anche noi potremmo vedere questa grandissima esplosione nel cielo approssivamente tra il mese di Gennaio e Marzo di un prossimo futuro. Dovremo puntare lo sguardo verso la costellazione di Orione dove alla sua sinistra appare Betelgeuse. Una volta era tra le stelle più luminose dell'unverso ma ora appare meno brillante. 

Cosa accadrà esattamente?

Betelgeuse appartiene alla categoria delle stelle supergiganti rosse ovvero una stella molto grande in termini di volume ma non lo è in termini di massa e la sua superfice è più fredda. Betelgeuse è in circolazione da 8,5 milioni di anni e sembra che la sua ora sia arrivata; probabilmente la sua esistenza è giunta al termine e morirà con un grande show finale che la porterà ad esplodere con una luce immensa e generando una enorme quantità di energia. L'esplosione è la conseguenza di una serie di reazioni nucleari del gas dell'atmosfera e delle pressioni molto forti che si avviano e probabilmente saremo in grado di vedere dalla Terra questa esplosione. L'implosione sarebbe visibile anche di giorno per la sue luminosità e ci apparirebbe grande come la Luna. Dopo l'esplosione Betelgeuse cambierebbe radicalmente ei suoi resti sarebbero esplusi e sparpagliati per gran parte dell'universo e noteremmo un bel buco proprio alla sinistra della costellazione di Orione. 

Perchè le previsioni per Betelgeuse sono così  terribili?

Siamo abbastanza sicuri di cosa succede quando una stella diventa una Supernova, tuttavia Betelgeuse è ancora molto luminosa ed è quindi molto difficile per gli scienziati ipotizzare con certezza quando questo accadrà. Non è possibile avere dati accurati su una stella che è lontana 700 anni luce da noi; è una distanza enorme che rende la ricerca difficile. Tra l'altro Betelgeuse si trova nella costellazione di Orione che è formata da molte altre stelle anch'esse molto luminose e solo le stelle più piccole possono essere misurate con precisione. Data la notevole distanza, solo nelle notti o nei giorni con cielo sereno, gli astronomi utilizzando con quattro diversi filtri possono raccogliere i vari dati sulla stella e il suo oscuramento e fare ipotesi più o meno accurate. 

Cosa accadrà dopo?

Successivamente alla sua trasformazione in supernova, gli astronomi continueranno ad osservare Betelgeuse e sarà questo, con tutta probabilità, il periodo più interessante di osservazione. Effettueranno misurazioni continue comparandole a quelle delle altre supernova conosciute e osserveranno le varie fasi di sviluppo e gli effetti che questi avranno nella zona circostante l'eplosione. Ovviamente ci sono molte teorie in particolare sugli effetti dato che questo tipo di stelle sono oggettivamente molto instabili e dotate di enormi reazioni nucleari all'interno che potrebbero portare alla formazione di esplosione di gas e bolle delle dimensioni del sole. L''oscuramento però potrebbe anche essere attribuibile  a un ammasso di materiale che si trova sulla superficie della stella che affonda al di sotto della superficie. La parte difficile dell'intera situazione è che risulta davvero molto complicato creare un modello  con simulazione di supernova.

A cosa assomiglia una supernova?

Quello che possiamo immaginare è che la stella si gonfi fino alle dimensioni massime ipotizzabili perché brucia idrogeno nel suo nucleo e passa alla fusione dell'elio che ha all'interno. Una volta che è esaurito anche l'elio passa al carbonio che brucia attraverso il suo silicio. Alla fine della sua vita, la stella inizia a bruciare ciò che le rimane ovvero il ferro che però non può fondere. Così alla stella verrebbe a mancare l'energia necessaria a mantenere stabile il suo eterno equilibrio tra gravità e pressione e bruciando ferro collasserebbe provocando una forte implosione. E' così che nasce una supernova. Betelgeuse imploderà su ste stessa rilasciando onde d'urto e neutrini o particelle spettrali di raggi gamma e spingendo la massa e i suoi resti attraverso i confini dell'universo. Gli astronomi stimano che probabilmente diventerà una stella di neutroni condensata ma potrebbe anche trasformarsi in un buco nero. Ai nostri occhi apparirà come una seconda luna piena nel cielo notturno. Potremo vederla così luminosa  nel cielo per almeno sei mesi prima che la sua luce scompaia per sempre. Potrebbe essere possibile vedere questo meraviglioso spettacolo anche di giorno a causa della forte luminosità dell'esplosione. Per questo motivo gli astronomi dedicano un'attenzione speciale a Betelgeuse sperando di vedere dal vivo tutta l'evoluzione di una supernova fin dall'inizio e sarebbe davvero la prima volta che questo fenomeno sarebbe visibile agli occhi umani e documentato scientificamente. E visto che la stella è lontana 700 anni luce da noi, se osservi questo spettacolo oggi è perchè è realmente accaduto almeno 700 anni fa. 

Betelgeuse è davvero destinata a morire?

Non è ancora chiaro se per Betelgeuse sia davvero arrivata la fine oppure sia solamente avvolta da un'enorme nuvola di polvere interstellare che ne ha schermato, temporaneamente, la luminosità. Il calo di luminosità di Betelgeuse  interessava la regione meridionale e un recente studio pubblicato su Nature ("A dusty veil shading Betelgeuse during its Great Dimming") ha dimostrato che l'evento potrebbe essere stato causato  da un velo polveroso che oscurava la stella, a sua volta dovuto a un calo della temperatura sulla superficie stellare di Betelgeuse. Quest'ulttima, è in continuo cambiamento con bolle giganti di gas che si muovono, restringono e gonfiano all'interno della stella. Il team ha concluso che prima del Great Dimming, la stella ha espulso una grande bolla di gas che si è allontanata. A seguito dell'evento, una parte della superficie si è raffreddata, portando a una diminuzione della temperatura tale da far condensare il gas in polvere solida. Inoltre, la polvere espulsa dalle stelle fredde evolute, come l'espulsione di Betelgeuse, potrebbe evolvere diventando gli elementi costitutivi dei pianeti rocciosi di tipo terrestre e  quindi dell'origine della vita. Quindi eravamo orientati alla morte della stella e invece potremmo assistere a un fenomeno che crea invece i pianeti e la vita su altri pianeti intorno alla stella. Tra l'altro, nella nostra galassia non osserviamo una supernova dal 17° secolo, quindi gli astronomi non sono del tutto sicuri di cosa aspettarsi da una stella in vista di un tale avvenimento.

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