sabato 29 aprile 2017

Come nascono le supernovae? e perchè sono cosi importanti per l'uomo?




Una Supernova è un'esplosione stellare. E' la più grande catastrofe che si possa vedere nell'universo, illumina un'intera galassia con un'energia milioni di volte quella solareE' la morte di un oggetto celeste più violenta si possa immaginare. Eppure questa fine brutale rappresenta anche la nascita di tutto ciò che vediamo attorno a noi.
Ma come avviene tutto ciò?

Le supernove hanno dimensioni e tipologie diverse ma tutte producono una luce così intensa da attraversare l'intero l'universo. 
Il sole non produrrà, al termine della sua vita, non produrrà una supernova: è troppo piccolo. 
Come ogni stella anche la nostra è un gigantesco reattore nucleare. Questo reattore brucia idrogeno: l' elemento più semplice diffuso dell'universo.
Il processo fonde insieme gli atomi di idrogeno producendo Elio ed energia.

Una volta esaurito l'idrogeno la fusione continua e l'elio genera carbonio e il carbonio ossigeno, mentre l'energia prodotta è sempre minore.

Quando una stella di piccole dimensioni come il sole inizia a produrre carbonio la sua fine è quindi vicina.
La vita di una stella infatti si basa sull'equilibrio tra gravità che attira e pressione che spinge. Finché la stella produce energia, va tutto bene. Ma quando questa attività si conclude, la pressione svanisce e la gravità ha la meglio.
La forza gravitazionale inizia quindi a comprimere il nucleo della stella spingendo gli strati esterni sempre più lontano. Si crea così un'enorme sfera gassosa detta gigante rossa.
Come ben sappiamo, alla morte del sole, tra circa 5 miliardi di anni, la sua corona si estenderà fino a Marte e vaporizzerà la superficie terrestre.
Gli strati esterni si espanderanno e il nucleo subirà il fenomeno inverso per effetto della gravità: si ridurrà a un milionesimo delle sue dimensioni originali diventando grande quanto la terra.
A questo punto il sole e le stelle simili a lui diventano una densa sfera di ossigeno al carbonio detta nana bianca.
Per il sistema solare è la fine, piano piano il gas prodotto dalla stella morente si disperde ma la nana bianca continua a bruciare per miliardi di anni.
Il nostro sistema solare però ha una particolarità: è composto da una sola stella.

La maggior parte delle stelle invece sono in realtà coppie di stelle.
E' proprio in questo tipo di sistemi, chiamati sistemi binari, che dobbiamo ricercare le origini della maggior parte delle supernove: le supernove 1A.



In questi sistemi, quando una muore originando una nana bianca, inizia a rubare materia all'altra. Via Via che assorbe combustibili alla stella compagna la nana bianca diventa sempre più pesante, più densa, e meno stabile. 
Intanto al suo interno anche il carbonio e l'ossigeno (prodotti dall'idrogeno e dall'elio nella fase precedente) cominciano a fondersi.
Questa nana bianca diventa una bomba a orologeria. E' un concentrato di energia gravitazionale e nucleare, che sta per trasformarsi in una supernova 1A.

Le 1A sono bombe termonucleari al carbonio da 20 miliardi di miliardi di miliardi di Megaton. A questo punto la nana bianca sottrae una tale quantità di materia alla compagna da andare in sovraccarico, il carbonio e l'ossigeno al suo interno si trasformano allora in un elemento molto comune ma pericolosissimo per le stelle: il ferro.
Quando la nana bianca inizia a fondere carbonio e ossigeno producendo il ferro il suo destino è segnato: all'improvviso la stella esplode producendo e rilasciando nello spazio una quantità immensa di ferro.

Ecco perché le supernove 1A hanno un ruolo centrale in tutto l'universo e producono gli elementi fondamentali per l'uomo.
Proiettano ferro a migliaia di miliardi di chilometri: è da loro che proviene la maggior parte del ferro cosmico. 
Quasi tutto il ferro del sistema solare proviene dall'esplosione di due stelle compagni avvenuta più di 5 miliardi di anni fa. Dal nucleo fuso della terra ai grattacieli all'emoglobina del sangue umano tutto è formato dal ferro delle supernove di tipo 1A. 

Ma come nascono gli elementi più pesanti del ferro come è oro e argento?
Anche questi elementi si originano dalle stelle. Selle però singole ma enormi, molto più pesanti del sole. 
Nel cosmo esistono stelle gigantesche, rispetto al sole alcune sono decine di volte più pesanti, altri hanno una massa centinaia di volte superiore.
Maggiore è il peso di una stella, più è veloce la fusione che produce, e via via che una stella massiccia si avvicina alla morte le reazioni nucleari al suo interno accelerano. Le stelle giganti bruciano il carburante nucleare molto in fretta: più massa c'è, più calda è la fusione e più in fretta si esaurisce il combustibile.

 A differenza dei sistemi binari le stelle singole producono numerosi elementi prima di esplodere.  Dopo il passaggio da idrogeno a Elio, da Elio a carbonio e da carbonio a ossigeno questi astri non collassano in una nana bianca
Nelle stelle giganti la fusione continua generando nel nucleo uno strato dopo l'altro di nuovi elementi.  Le stelle massicce non si fermano dopo la produzione di Elio carbonio e ossigeno,  continuano a fondere carbonio formando elementi ancora più pesanti per poi trasformare neon e ossigeno in silicio creando una specie di torta a strati.

Si producono così gli elementi costitutivi dell'universo, ma questi sono però ancora intrappolati all'interno della stella.
A innescare l'esplosione liberando le sostanze di queste enormi stelle singole è lo stesso elemento che provoca le supernove di tipo 1A.  Il ferro.  Il ferro inghiotte tutta l'energia prodotta nella fusione nucleare della stella. Senza la spinta verso l'esterno generata da questa energia la gravità inizia a comprimere il nucleo.  La stella massiccia non ha più scampo. 

Quando il nucleo diventa ferroso e perde il proprio equilibrio collassa in un millisecondo passando dalle dimensioni della Terra a quelle di Manattan. Il tutto a una velocità pari a un terzo di quella della luce.
Gli ultimi attimi di vita di una stella sono incredibili, possono passare anche 10 milioni di anni prima che si produca una supernova ma le fasi finali sono rapidissime.

Via via che la stella perde stabilità l'elevata forza gravitazionale fa collassare il nucleo. è un fenomeno così violento che gli atomi interni al corpo si schiacciano a vicenda. Il nucleo diventa sempre più piccolo generando via via maggiore energia. 
Un corpo con una massa pari a una volta e mezza quella solare si riduce a un diametro di 25 km. La densità è incredibile: un milione di miliardi di volte superiore a quella dell'acqua. 

Poi l'esplosione. L'onda d'urto si trasmette agli strati esterni generando tutti gli elementi più pesanti del ferro. 
Il ferro diventa cobalto, il cobalto diventa nichel, e via via fino a oro, platino e uranio. L'esplosione è così fulminea che questi elementi si producono solo in piccole quantità, per questo sono così rari. 
La supernova proietta questi elementi appena formati a miliardi di chilometri di distanza.  



Lo studio delle esplosioni stellari ci ha quindi rivelato che gli elementi cosmici pesanti nascono grazie alle reazioni nucleari prodotte all'interno delle stelle, se le stelle non esplodessero quegli elementi resterebbero per sempre intrappolati dentro di loro.

Le supernove sono le creatrici dell'universo. tutto ciò che ci circonda e che compone la terra si è originato in una supernova. Perfino l'uomo, con il ferro che ha nel sangue, è fatto della stessa materia delle stelle morenti. Senza le supernove noi non esisteremmo. Ogni atomo del nostro corpo viene da una stella che poi è esplosa. Forse gli atomi della mano sinistra e quelli della destra vengono da due stelle diverse, ma la vita, l'ossigeno, il carbonio, l'oro e tutti i materiali che conosciamo non esisterebbero senza le supernove.
Siamo polvere di stelle.


CANDIDATE COME PROSSIME SUPERNOVAE
Ecco alcune stelle doppie o massicce che potrebbero esplodere nel giro di qualche miliardo di anni generando una potentissima supernova.


Betelgeuse:Supergigante rossa, 640 a.l. dalla terra
Eta Carinae:Supergigante blu, 8.000 anni luce dalla terra
Spica:Stella doppia, soltanto 240 anni luce dalla terra
IK Pegasus A:Stella doppia, soltanto 150 anni luce dalla terra