Il diagramma H-R è fondamentale pe seguire la vita di una stella, dalla sua nascita alla sua morte. Tale diagramma indica tutti i momenti della vita di una stella.
Poter collocare con un puntino una stella in un diagramma per poterlo confrontare con gli altri puntini (stelle) risulta utilissimo per la comprensione dell’argomento. Prima di addentrarci nella descrizione di una stella, in base alle caratteristiche osservabili, è utile fornire alcune nozioni e termini utili a tale scopo.
Il diagramma al quale vogliamo arrivare sarà in grado di mostrare la storia evolutiva di una qualsiasi stella, dalla sua nascita alla sua morte.
Abbiamo già detto che una stella è un corpo celeste dotato di luce propria.
Il materiale che la costituisce è allo stato gassoso ed il gas più abbondante è l’idrogeno (H) che, bruciando, si trasforma in elio (He). In una fase successiva, se la stella arriva a raggiungerla, l’elio si trasforma in carbonio (C) e compaiono tracce di ossigeno (O) e metalli pesanti.
Osservando il cielo possiamo osservare tantissime stelle, ma in realtà ce ne sono molte di più, così tante da riempire tutta la volta celeste.
Il motivo per cui non riusciamo a vederle tutte è che esse non sempre emettono luce visibile, infatti possono emettere luce infrarossa e/o luce ultravioletta.
Queste radiazioni (infrarosse e ultraviolette) non sono percepibili dai nostri occhi che possono solo ricevere tutti i colori che vanno dal rosso al violetto. Tuttavia, esistono telescopi in grado di captare queste radiazione che fuoriescono dal range della luce visibile. (vedi figura 1). In questi casi parleremo di astronomia dell’infrarosso e dell’ultravioletto.
Abbiamo così quello che è chiamato spettro elettromagnetico (spettro EM) che è formato da tutte le possibili lunghezze d’onda o frequenze della radiazione elettromagnetica.
La temperatura all’interno di una stella raggiunge milioni di gradi a causa delle fortissime pressioni che gli strati gassosi esterni esercitano sugli strati inferiori. Tale pressione è dovuta agli effetti gravitazionali: il gas esterno pesa sugli strati sottostanti provocando una certa pressione. Il nucleo della stella, quindi, è sottoposto alla pressione esercitata da miliardi di tonnellate di gas sovrastante. Dato che la pressione è fortemente legata alla temperatura, questa si innalza sempre più fino ad arrivare alle temperature critiche di fusione del nucleo atomico. Queste temperature elevate innescano le reazioni di fusione nucleare che emettono energia sottoforma di onde elettromagnetiche e, quindi, anche di luce, quella che noi vediamo.
La quantità di luce emessa da una sorgente luminosa in una unità di tempo è detta luminosità. Quindi, ogni stella possiede una propria luminosità che dipende dalla luce che essa emette, ma anche dalla distanza della stella da noi osservatori. Se due stelle A e B emettono la stessa luce e la stella A è più vicina, essa ci apparirà più luminosa dell’altra.
Questa è la ragione per cui la luminosità che viene da noi percepita viene chiamata luminosità apparente (o anche luminosità relativa).
Se confrontiamo la luminosità di due stelle, osserviamo che non basta tenere conto della quantità di luce da esse emesse in una unità di tempo. Quindi, nei confronti, si fa riferimento alla luminosità assoluta, cioè alla luminosità che noi percepiremmo se le stelle fossero tutte situate ad una stessa distanza. Questa distanza è, per convenzione, considerata (parlando di stelle) pari a 10 parsec, ovvero 32,6 anni-luce.
Date le particolari proprietà che caratterizzano una stella, è possibile comporre varie classificazioni delle stelle. Vediamone le più significative: quella in base alla loro temperatura e quella in base alle proprie dimensioni.
Nota – Tali classificazioni sono indicative, le vere classificazioni sono molto più complesse in quanto tengono in considerazione un numero maggiore di parametri.
CLASSIFICAZIONE DELLE STELLE IN BASE ALLA LORO GRANDEZZA
In base alla loro grandezza, le stelle sono classificate facendo riferimento al Sole preso come unità. Le stelle possono avere dimensioni minori, uguali o maggiori di quelle del nostro Sole.
Parleremo, quindi, di stelle nane, medio-piccole come il nostro Sole, medio-grandi, giganti e supergiganti.
Possiamo abbozzare una classificazione in base alla loro grandezza:
- nana, se è almeno 100 volte più piccola del Sole, come Proxima Centauri (pari a 0,11 masse solari, ovvero 9 stelle come Proxima hanno le dimensioni del nostro Sole) che possiamo vedere nella costellazione del Centauro;
- media, se ha dimensioni simili al nostro Sole, come Sirio (che è 2,1 volte il nostro Sole) che si trova nella costellazione Cane Maggiore;
- gigante, se ha dimensioni almeno 10 volte più grande del Sole, come Aldebaran (che è circa 40 volte il nostro Sole) che si trova nella costellazione del Toro;
- supergigante, se è almeno 300 volte più grande del Sole, come Betelgeuse (che è circa 2500 volte il nostro Sole) che si trova nella costellazione di Orione.
Naturalmente esistono anche altre stelle al di fuori di tale semplice classificazione, ma si tratta di veri e propri mostri dei quali un giorno parleremo.
CLASSIFICAZIONE DELLE STELLE IN BASE ALLA TEMPERATURA
In base alla loro temperatura, le stelle possono essere distinte in:
- rosse, se hanno una temperatura compresa tra i 1.700 e i 3.800 °C; un esempio di stella rossa è Antares nella costellazione dello Scorpione;
- arancioni, se hanno una temperatura compresa tra i 3.800 e i 5.000 °C; un esempio di stella arancione è Aldebaran nella costellazione del Toro;
- gialle, se hanno una temperatura compresa tra i 5.000 e i 6.000 °C; un esempio di stella gialla è il nostro Sole;
- bianco-gialle, se hanno una temperatura compresa tra i 6.000 e gli 7.500 °C; un esempio di stella bianco-giallognola è Procione nella costellazione di Cane Minore;
- bianche, se hanno una temperatura compresa i 7.500 e gli 11.000 °C; un esempio di stella bianca è Sirio nella costellazione del Cane Maggiore;
- bianco-azzurre, se hanno una temperatura compresa tra gli 11.000 e i 32.000 °C; un esempio di stella bianco-azzurognola è Bellatrix nella costellazione di Orione;
- azzurre, se hanno una temperatura compresa tra i 32.000 e i 50.000 °C (e oltre); un esempio di stella azzurra è Iota nella costellazione di Orione.
IL DIAGRAMMA H-R
Il diagramma H-R prende il nome dalle iniziali di due astronomi: il danese Ejnar Hertzsprung (H) e lo lo statunitense Henry Russel (R).
Essi, nel 1913, misero a punto una mappa delle stelle prendendo in esame:
- la loro luminosità assoluta, cioè la luminosità che noi percepiremmo se le stelle fossero tutte situate ad una stessa distanza;
- la loro temperatura superficiale;
- le loro dimensioni.
COSTRUZIONE DEL DIAGRAMMA H-R
Sulle ordinate (asse verticale) del diagramma viene indicata la luminosità delle stelle: la luminosità del Sole è posta uguale ad 1.
Sulle ascisse (asse orizzontale) viene indicata la temperatura delle stelle: a destra sono riportate le temperature minori, mentre a sinistra quelle più elevate.
Stefano Dottori