{"id":197,"date":"2020-01-17T02:19:36","date_gmt":"2020-01-17T01:19:36","guid":{"rendered":"http:\/\/dionisimassimo.altervista.org\/blog\/?p=197"},"modified":"2020-01-17T02:19:36","modified_gmt":"2020-01-17T01:19:36","slug":"lo-strano-caso-di-betelgeuse","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.maxdio.it\/astroblog\/2020\/01\/17\/lo-strano-caso-di-betelgeuse\/","title":{"rendered":"Lo strano caso di Betelgeuse"},"content":{"rendered":"

Nelle ultime settimane l’interesse della comunit\u00e0 scientifica, degli appassionati di astronomia e di una parte del grande pubblico si \u00e8 rivolta verso la stella Betelgeuse nella costellazione di Orione. Il motivo scatenante di questo interesse \u00e8 stata la repentina diminuzione di luminosit\u00e0 della stella che potrebbe far presagire ad una conseguente possibile esplosione.<\/span><\/span><\/p>\n

Chiariamo subito che Betelgeuse \u00e8 distante almeno 640 anni luce dal nostro pianeta, quindi non ci si aspettano conseguenze particolari in seguito ad una sua deflagrazione; al massimo potremmo assistere ad uno spettacolo pi\u00f9 unico che raro, con la stella che aumenterebbe di luminosit\u00e0 fino forse a rivaleggiare con quella del primo quarto di luna e che sarebbe visibile anche in pieno giorno.<\/span><\/span><\/p>\n

Andiamo per\u00f2 con ordine: il nome Betelgeuse deriva dall’arabo \u201cBeit Algueze\u201d o \u201cBed Elgueze\u201d che sono una trasposizione corrotta dell’originale \u201cIbt al Jauzah\u201d che si pu\u00f2 tradurre come \u201cAscella del Gigante\u201d o \u201cBraccio del Gigante\u201d; il gigante \u00e8 la costellazione di Orione di cui la stella fa parte e che \u00e8 stata da sempre raffigurata come un gigantesco cacciatore. Nelle Tavole Alfonsine, redatte nel 1252 per celebrare l’ascesa al trono di Alfonso X di Castiglia e Le\u00f2n, la stella viene chiamata \u201cBeldengenze\u201d, mentre Giovanni Battista Riccioli nel 1651 la chiam\u00f2 \u201cBectelgeuze\u201d; in quasi tutte le culture questa stella ebbe un nome suo proprio ma tutti i nomi richiamavano ai termini \u201cbraccio\u201d, \u201cbracciale\u201d o \u201cascella\u201d. Perfino J.R.R Tolkien ne fece riferimento, facendola chiamare dagli Hobbit della Terra di Mezzo \u201cBorgil\u201d, nome elfico che pu\u00f2 essere tradotto come \u201cStella di Fuoco\u201d, facendo evidentemente riferimento al suo colore; nelle opere a met\u00e0 strada tra la fantascienza e il fantasy va ricordata la citazione della stella da parte di H.P.Lovecraft come sede dei \u201cPrimi Dei\u201d.<\/span><\/span><\/p>\n

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(Cartina della costellazione di Orione, dal sito https:\/\/freestarcharts.com\/<\/a> Betelgeuse si trova in alto a sinistra, Rigel in basso a destra)<\/em><\/p>\n

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(Raffigurazione della costellazione di Orione secondo Johann Bayer nella sua “Uranometria” del 1603)<\/em><\/p>\n

Nel 1603 Johann Bayer battezz\u00f2 ogni stella visibile ad occhio nudo in ogni costellazione con le lettere dell’alfabeto greco, assegnando alla pi\u00f9 luminosa la prima lettera, alpha, e poi procedendo con l’alfabeto per quelle via via meno luminose: a Betelgeuse fu assegnata la lettera alpha, quindi per il Bayer era la stella pi\u00f9 luminosa di Orione; attualmente non \u00e8 cos\u00ec in quanto la stella chiaramente pi\u00f9 luminosa della costellazione di Orione \u00e8 Rigel, contrassegnata con la beta. Questo fa supporre che le variazioni di luminosit\u00e0 oggi alla ribalta delle cronache scientifiche non siano nuove per questa stella che, in effetti, \u00e8 proprio nota per essere una variabile di tipo semiregolare con variazioni su periodi multipli sovrapposti: uno pi\u00f9 breve che va dai 150 ai 300 giorni circa ed un’altro, un poco pi\u00f9 regolare, che si attesta tra i 2.070 e i 2.335 giorni; in sostanza nel periodo pi\u00f9 breve si assiste a variazioni anche repentine con sbalzi di luminosit\u00e0 abbastanza marcati, viceversa nel periodo pi\u00f9 lungo la stella mantiene complessivamente una variazione di brillantezza abbastanza regolare. La spiegazione di una tale comportamento non \u00e8 ancora del tutto chiara ed appare un poco complessa, tuttavia si pu\u00f2 accennare ad una possibile interpretazione. Partiamo innanzi tutto dal fatto che Betelgeuse \u00e8 una stella di tipo supergigante rossa: con il termine \u201csupergigante\u201d si intende proprio quello che vuol dire: \u00e8 una stella colossale, del diametro complessivo di quasi un miliardo e quattrocento milioni di km, cio\u00e8 1.000 volte pi\u00f9 grande del nostro Sole. Se mettessimo Betelgeuse al posto del Sole nel nostro Sistema Solare, potrebbe inglobare tutta la parte interna del Sistema, fino a Giove. Questa mostruosit\u00e0 ha anche una massa a lei degna, che dovrebbe aggirarsi tra le quindici e le venti volte la massa del Sole, nonch\u00e9 una luminosit\u00e0 effettiva di oltre 9.000 volte quella della nostra stella; se andiamo per\u00f2 nella zona dell’infrarosso, oltre la percezione dell’occhio umano, la luminosit\u00e0 effettiva risultante sarebbe pari a 135.000 volte quella del Sole. Questa stranezza trova la sua ragion d’essere nel fatto che la superficie di Betelgeuse ha una temperatura media di 3.500 gradi (il Sole 6.000 gradi) e che quindi il picco della sua emissione di radiazioni avviene nell’infrarosso con solo una piccola percentuale nella parte visibile nello spettro ottico; se potessimo vedere nell’infrarosso sarebbe sicuramente la stella pi\u00f9 luminosa di tutto il cielo. Come conseguenza di questa emissione cos\u00ec fortemente spostata verso l’infrarosso Betelgeuse appare di un colore rosso-arancio, descritta da alcuni come arancione dorato e da altri come di un topazio profondo; per dirla con le parole di Robert Burnham Jr. nel suo celebre \u201cBurnham’s Celestial Handbook\u201d, il colore che meglio potrebbe approssimare quello della stella sarebbe quello chiamato in India \u201cpadparadaschah\u201d utilizzato per descrivere un raro zaffiro arancione; una possibile traduzione potrebbe essere \u201cLa gemma reale del fiore di loto\u201d, perdonando la rozza trasposizione nella nostra lingua. A fare da contrasto alla sua massa ed alle sue dimensioni, la densit\u00e0 media della stella \u00e8 veramente bassa, praticamente quasi un vuoto assoluto pi\u00f9 spinto di quello realizzabile in laboratorio sulla Terra; questo per\u00f2 genera un dubbio pi\u00f9 che giustificato: come pu\u00f2 un oggetto cos\u00ec mostruoso e cos\u00ec luminoso essere fatto praticamente di vuoto? C’\u00e8 un trucco, ovviamente, ed \u00e8 nella parola \u201c<\/span><\/span>media\u201d<\/span><\/span>: Betelgeuse \u00e8 una stella supergigante e tutte le stelle di questo tipo hanno la peculiare caratteristica di avere una parte centrale estremamente densa e calda ed una esterna, pi\u00f9 rarefatta e fredda. La parte visibile, chiamata \u201cfotosfera\u201d, \u00e8 una delle poche osservate direttamente da Terra: normalmente le stelle sono troppo lontane e piccole perch\u00e8 sia possibile osservare la loro superficie direttamente, come facciamo invece con il Sole; Betelgeuse fa per\u00f2 eccezione, viste le sue dimensioni colossali, anche se si trova a 640 anni luce da noi. Grazie a particolari tecniche osservative \u00e8 stato possibile osservare la superficie di questa stella e si \u00e8 scoperto che mostra delle enormi macchie pi\u00f9 calde delle zone circostanti, con differenze di temperatura anche di 2.000 gradi; le macchie calde sono probabilmente create da materiale che viene spinto verso l’esterno dalle parti pi\u00f9 interne per poi ricadere all’indietro nel cuore della stella, la responsabilit\u00e0 di questi moti convettivi sarebbe da attribuirsi ad un potente campo magnetico. Come conseguenza l’aspetto di Betelgeuse non \u00e8 quello di un oggetto sferico ma piuttosto asimmetrico; in prossimit\u00e0 nella fotosfera e all’interno dell’atmosfera stellare esistono poi delle \u201cmacroturbolenze\u201d, probabilmente collegate ai moti convettivi sottostanti, che generano a loro volta delle \u201csuperbolle\u201d di gas incandescente ed un involucro di forma irregolare, chiamato \u201csfera molecolare\u201d composto da carbonio, azoto, ossigeno, monossido di carbonio e cianuro, questi ultimi due in quantit\u00e0 rilevanti, e tracce di vapore acqueo. All’interno di questa sfera irregolare si formano poi delle polveri, in quanto la temperatura media \u00e8 ormai piuttosto bassa e quindi gli atomi possono aggregarsi in molecole, che vengono sospinte verso l’esterno dalla pressione delle potenti radiazioni emesse dalla stella; si genera cos\u00ec quello che viene chiamato \u201cvento stellare\u201d. L’emissione di questo materiale ha come conseguenza una piccola ma costante perdita di massa da parte della stella: l’emissione non \u00e8 uniforme ma si concentra in corrispondenza delle superbolle con pennacchi di gas estesi anche miliardi di km.<\/span><\/span><\/p>\n

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(Interpretazione artistica di Betelgeuse vista a distanza ravvicinata con l’irregolare e turbolenta fotosfera e i getti di materiali espulsi dalle celle convettive dell’atmosfera – da Wikipedia)<\/em><\/p>\n

In questo scenario le irregolari variazioni di luminosit\u00e0 di Betelgeuse non appaiono pi\u00f9 cos\u00ec tanto strane: il primo forse a rendersi conto che la stella variava in brillantezza fu Sir John Herschel nel 1836 che la segu\u00ec per molto tempo annotando cambiamenti decisi nel periodo dal 1836 al 1840, in seguito si affievolirono per ricominciare in maniera pi\u00f9 marcata dal 1849. Nel 1894 la stella si ritrov\u00f2 al massimo di luminosit\u00e0 e questo accade nuovamente diverse volte durante il ventesimo secolo: nel 1933 e nel 1942 Betelgeuse raggiunse una luminosit\u00e0 paragonabile a quella di Rigel, sempre nella costellazione di Orione e posta all’estremo opposto del doppio trapezio che forma la costellazione stessa, nel 1927 e nel 1941 la troviamo invece molto pi\u00f9 debole, anche se sempre nella categoria delle stelle di prima grandezza. Normalmente non \u00e8 solo la luminosit\u00e0 a variare, anche il diametro della stella cambia durante questi processi: una sorta di \u201cpulsazione\u201d irregolare; quello che rappresenta una novit\u00e0 \u00e8, invece, una contrazione del suo diametro avvenuto in tempi recenti, dal 1993 al 2009 circa, che pare essere indipendente dalle variazioni luminose. I ricercatori non sono d’accordo sulle cause che possono essere all’origine di questi recenti avvenimenti: da una parte si pensa che il fenomeno sia legato alla porzione di superficie mostrata verso la Terra, come se la stella nella sua rotazione mostrasse ora una parte pi\u00f9 piccola di s\u00e9 in quanto possiede sicuramente una forma piuttosto irregolare; dall’altra si ritiene che sia iniziata una nuova fase della sua vita e che la contrazione sia dovuta ad effetti gravitazionali a lungo termine collegati ad una notevole perdita di massa, il tutto come premessa della prossima esplosione come Supernova.<\/span><\/span><\/p>\n

A questo punto bisogna cercare di trovare una spiegazione a tutti questi peculiari comportamenti di Betelgeuse. E’ una supergigante come pi\u00f9 volte accennato, questo significa che appartiene a quella categoria di stelle di grande massa con vita fulgida ma breve, in senso astronomico: l’et\u00e0 stimata \u00e8 di soli dieci milioni di anni, un attimo confrontati a quelli del pi\u00f9 piccolo ma tranquillo Sole che ne vanta ben quattro miliardi e mezzo. Infatti pi\u00f9 una stella \u00e8 massiccia e prima consuma il suo combustibile nucleare al suo interno, l’idrogeno, trasformandolo in elio; il processo di fusione nucleare che trasforma quattro protoni, quindi quattro atomi di idrogeno senza elettroni in uno di elio \u00e8 regolato dalla celebre equazione di Einsten che lega la materia con l’energia: E=mc2<\/sup>, questo rende disponibili colossali quantit\u00e0 di energia. Per le stelle come il Sole o anche poco pi\u00f9 grandi l’intero processo di fusione viene chiamato \u201cprotone-protone\u201d in quanto sono questi gli attori principali coinvolti; nelle stelle pi\u00f9 massiccie, con temperature centrali pi\u00f9 elevate, pu\u00f2 avvenire anche un processo differente che vede coinvolti atomi di carbonio, azoto ed ossigeno ma il risultato \u00e8 sempre lo stesso: creazione di elio e produzione di energia. I problemi nascono quando la stella termina l’idrogeno nel suo nucleo: se una stella non \u00e8 molto massiccia e la temperatura interna non \u00e8 quindi eccessivamente elevata, essa contrae il suo nucleo aumentando la temperatura centrale ed inizia a trasformare l’elio al centro in elementi pi\u00f9 pesanti e, contemporaneamente, trasforma l’idrogeno rimanente nelle zone intorno al nucleo in elio; per controbilanciare la contrazione del nucleo la parte esterna della stella si espande, diventando cos\u00ec una gigante rossa. Una stella con grande massa fa pi\u00f9 o meno la stessa cosa ma pi\u00f9 velocemente e pi\u00f9 in grande, con temperature interne molto pi\u00f9 elevate; tanto elevate che alla fine comincia a trasformare elementi come il carbonio in ossigeno, neon, silicio e zolfo. Ma come se fosse trascinata da un irreversibile degrado, la stella massicia non si ferma e continua a scalare su elementi sempre pi\u00f9 pesanti, fino ad arrivare alla produzione di nickel e cobalto dalla fusione del silicio. Questi elementi decadono rapidamente in ferro che si deposita, inerte, al centro della povera stella. E’ una situazione insostenibile per la nostra stella massiccia e, non appena si raggiunge un certo limite, il nucleo ferroso collassa in un esotico oggetto fatto solo di neutroni, di dimensioni ridottissime e di una densit\u00e0 elevatissima; il processo finale \u00e8 estremamente rapido, forse si svolge nell’arco di un solo giorno, e genera una quantit\u00e0 enorme di energia, tale da far brillare la stella con una luminosit\u00e0 pari a cento miliardi di volte quella del Sole: la Supernova.<\/span><\/span><\/p>\n

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(Ciclo di vita di due stelle con massa diversa: tipo il Sole a sinistra e tipo Betelgeuse a destra – da Wikipedia)<\/em><\/p>\n

Gli strati esterni della stella sono espulsi violentemente e si crea una nebulosa ricca di materiali pesanti: dal carbonio, all’ossigeno fino a tutti gli elementi conosciuti come l’oro, il magnesio e cos\u00ec via; questi elementi vanno ad arricchire lo spazio interstellare e saranno i mattoni costituenti i futuri pianeti e la vita stessa. Tutte le forme di vita conosciute, noi stessi come esseri umani dobbiamo la nostra esistenza alle Supernovae.<\/span><\/span><\/p>\n

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(La nebulosa Messier 1 nella costellazione del Toro, nota anche come “Nebulosa del Granchio”, residuo dell’esplosione di una Supernova vista dalla Terra nell’anno 1054 dagli antichi astronomi cinesi – foto Massimo Dionisi)<\/em><\/p>\n

Se per\u00f2 la massa originale della stella \u00e8 davvero molto grande e se durante tutta la sua vita non ne ha perso una quantit\u00e0 eccessiva, il collasso del nucleo non si pu\u00f2 fermare e allora la stella crolla letteralmente sotto il suo stesso peso; non rimane nient’altro che la sua gravit\u00e0: si \u00e8 formato un buco nero, un po’ come in \u201cAlice nel Paese delle Meraviglie\u201d, quando lo \u201cStregatto Astratto\u201d piano piano scompare lasciando solo il suo sorriso.<\/span><\/span><\/p>\n

Considerando la massa di Betelgeuse, il suo destino di Supernova potrebbe essere gi\u00e0 segnato ma non sappiamo quando questo avverr\u00e0. Incerto \u00e8 anche l’aspetto che assumeranno le sue spoglie se come stella di neutroni o buco nero, anche se appare pi\u00f9 probabile che sar\u00e0 la prima. Di certo, come detto all’inizio, chi avr\u00e0 il privilegio di assistere alla sua fine godr\u00e0 di uno spettacolo incommensurabile: nel cielo, visibile praticamente ad ogni latitudine, briller\u00e0 una stella talmente luminosa che potr\u00e0 forse proiettare deboli ombre e rischiarer\u00e0 le notti della Terra.<\/span><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Nelle ultime settimane l’interesse della comunit\u00e0 scientifica, degli appassionati di astronomia e di una parte del grande pubblico si \u00e8 rivolta verso la stella Betelgeuse nella costellazione di Orione. Il motivo scatenante di questo interesse \u00e8 stata la repentina diminuzione di luminosit\u00e0 della stella che potrebbe far presagire ad una conseguente possibile esplosione. 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