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martedì 3 dicembre 2019

Quando esploderà Betelgeuse? e cosa vorrà dire per la Terra?


Betelgeuse, una stella enorme sotto i riflettori degli astronomi, pronta ad esplodere in una supernova. Quando succederà? Quali conseguenze ci saranno per la Terra?

Betelgeuse bene o male la conosciamo quasi tutti, magari non tutti di nome, ma a tutti sarà capitato di notarla nelle notti invernali a fare da spallina a Orione.
Betelgeuse è una stella gigante rossa, e a guardarla lo si nota subito. Si trova a 600 anni luce dal Sole, e ha poco più di 10 milioni di anni, che paragonati all'età del Sole sono un battito di ciglia.

Come è fatta Betelgeuse?
Ma cerchiamo di capire cosa vuol dire gigante rossa. Vuol dire che la sua massa è circa 15-20 volte la massa solare, vuol dire che il suo raggio medio è circa 1.000 volte il raggio medio del Sole.
Questo significa che se Betelgeuse fosse al posto del Sole, il suo raggio arriverebbe più in la dell'orbita di Giove (anche se molto prima di quella di Saturno).
Se notate abbiamo detto che il suo raggio medio è circa 1.000 volte quello del Sole, non il suo raggio. E più avanti arriveremo a capire il perché di questa sottigliezza.
Vuol dire anche che la velocità con la quale Betelgeuse ruota su se stessa (all'equatore) è di circa 14,5 km/s, circa 14 volte più veloce di quanto ruoti su se stesso il Sole; La Terra, per fare un paragone, ruota su se stessa mediamente a 0,47 km/s.
E ora il pezzo forte: la sua luminosità reale è circa 135.000 volte la luminosità del Sole!
Ma c'è una cosa sulla quale il Sole la vince: la temperatura superficiale. Infatti la temperatura superficiale di Betelgeuse è di circa 3.200 °C, il che la porta ad essere molto più fredda del Sole, la cui temperatura è quasi il doppio con i suoi 5.500 °C circa.

Ma Betelgeuse è molto di più.
La sua dimensione infatti la rende molto instabile, e la fa rientrare in una categoria di stelle dette variabili pulsanti.
Ecco perché poco sopra abbiamo parlato di raggio medio. Le sue dimensioni infatti cambiano con un periodo non regolare che va dai 2.000 ai 2.300 giorni, cioè dai 5 anni e mezzo a poco più di sei anni.
A volte, e senza preavviso, all'interno di questo periodo ciclico si inseriscono degli altri periodi che vanno dai 4 ai 12 mesi.

In questa situazione di alta, e irregolare variabilità, il raggio di Betelgeuse passa da circa 850 raggi solari a circa 1.400. Vi rendete conto? Come potete facilmente immaginare, in questo ambiente instabile anche la luminosità cambia parecchio. La sua magnitudine apparente può oscillare da 0,2 nei periodi più luminosi, a 1,2 nei periodi meno.
Sempre per fare dei paragono vuol dire che nei periodi di massimo splendore raggiunge quasi la luminosità della luminosa Vega, mentre nei periodi di minimo assomiglia di più alla stella Bellatrix, l'altra spalla di Orione.
Tutti voi quindi, potete vederne la differenza se la guardate a distanza di un anno e paragonate la sua luminosità a quella delle stelle vicine.

Ma come si formano le giganti rosse come Betelgeuse?
Betelgeuse non è sempre stata così, e come tutte le stelle non rimarrà per sempre così.
Come abbiamo detto Betelgeuse ha molto probabilmente poco più di 10 milioni di anni. Ciò significa che ha iniziato a splendere molto più tardi del Sole, e molto dopo addirittura la formazione della Terra. 10 milioni di anni fa infatti la Terra aveva già superato il periodo geologico della Pangea ed aveva già un'aspetto simile a quello odierno!

E fino a 40.000 anni fa Betelgeuse era quasi sicuramente una splendente gigante bianco-azzurra di classe B.
Per capirci era una stella luminosa come Regolo, la stella più luminosa del Leone, oppure di Spica: la stella più luminosa della Vergine.
Questo fino a 40.0000 anni fa, fino a quando sulla Terra si passava dall'uomo di Neanderthal all'uomo sapiens. Possiamo dire che l'uomo sapiens sia stato l'ultimo a vedere la vecchia Betelgeuse.

Ma stelle di questo calibro, composte principalmente di idrogeno, bruciano il loro gas primordiale in pochissimo tempo: il principio è che più massa troviamo in una stella e più calda e veloce è la fusione.
Ciò significa che in breve tempo l'idrogeno nel suo nucleo è terminato, poi è terminato anche l'elio, e ha iniziato a creare ossigeno e altri materiali ancora più pesanti.
A questo punto, quando l'uomo sapiens iniziava a camminare per la Terra, la fusione su Betelgeuse è diventata meno aggressiva, la forza gravità si è attenuata, i materiali più pesanti della stella hanno iniziato a formare un nucleo più piccolo, mentre gli altri più leggeri hanno iniziato ad allontanarsi grazie al fatto che la pressione verso l'esterno non era più sufficientemente contrastata dalla forza di gravità.
Ecco che Betelgeuse ha iniziato ad espandersi, diventando la gigante rossa che vediamo adesso, e a occupare una superficie molto più grande addirittura dell'orbita Terrestre.

L'esplosione in supernova
E qui arriviamo alla domanda fatale, cosa succederà a Betelgeuse? e quanto sarà pericoloso per noi sulla Terra?
Quello che succederà nel breve periodo è che il nucleo di Betelgeuse inizierà a produrre ferro, poi, il nucleo di ferro inizierà quindi a comprimersi sempre più su se stesso.
Betelgeuse non avrà più scampo: in meno di un secondo il suo nucleo collasserà, diventando centinaia di volte più piccolo ad una velocità che si avvicina a un terzo di quella della luce!!!
E' straordinario, una stella di questo tipo rimane stabile per milioni di anni ma le fasi finali che la portano ad esplodere sono rapidissime!
Potete approfondire a questo link Cosa sono le supernovae questo fenomeno così esplosivo che qui abbiamo solo abbozzato, e quanto sia stato importante per la terra.


Ma quando Betelgeuse esploderà in supernova?
Nessuno sa esattamente quanto tempo ci vorrà prima che Betelgeuse esploda in una supernova. Le stime sviluppate dai modelli di evoluzione stellare dipendono dalla massa e dal periodo di rotazione della stella, ed entrambi sono noti in maniera approssimativa.
Se Betelgeuse ha veramente una massa quasi 20 volte quella del Sole, esploderà entro i prossimi 100.000 anni, lasciando nel cielo qualcosa di simile alla famosa nebulosa del granchio, M1, ma molto più luminosa considerato che si troverà a a 600 anni luce e non a 6.300!
Guarda le foto di M1 qui: M1, la nebulosa del granchio (NGC1952)

Chiaramente l'esplosione potrebbe avvenire anche molto più tardi, oppure molto prima, ma tuttavia le probabilità che Betelgeuse esploda durante la nostra vita sono inferiori allo 0,1%.
Dobbiamo poi fare il conto con la distanza, per cui anche se esplodesse in questo momento, gli esseri umani se ne accorgerebbero tra 600 anni: e ne voi, ne i vostri nipoti, sarete ancora qui per ammirarla.

Quello che è certo è che quando ciò avverrà, Betelgeuse brillerà nel cielo con una magnitudine di circa -11.
Significa che sarà molto più luminosa di Venere (-4), quasi luminosa quanto la luna piena: il che la renderà visibile tranquillamente anche durante il giorno.

Quali saranno gli effetti dell'esplosione di Betelgeuse sulla Terra ?
Data la sua distanza, la Terra e la superficie terrestre non subiranno danni!
Il materiale espulso dalla supernova di Betelgeuse si sarà espanso e raffreddato fino a diventare insignificante molto prima di raggiungere il nostro Sistema Solare.
Anche la nostra atmosfera è al sicuro: Betelgeuse è troppo lontana anche per ionizzare in modo significativo l'atmosfera terrestre e rimuovere il suo strato di ozono rendendo di fatto impossibile la vita in superficie. Qualche danno allo zono ci sarà, ma non significativo, forse addirittura minore di quello causato dall'uomo.
L'esplosione sarà quindi spettacolare, certo, ma molto probabilmente non mortale per la vita sulla Terra.
Una stella come Betelgeuse dovrebbe trovarsi ad almeno 150 anni luce per causare danni misurabili per l'uomo e per l'ambiente.

Quindi, guardate Betelgeuse con cuore tranquillo, godetevi la sua rossa bellezza, sapendo che la sua luminosità non è costante, che la sua dimensione è più ampia dell'orbita terrestre e che quando esploderà sarà una meraviglia per i vostri figli senza essere oltremodo pericolosa!

Costellazione:Orione
Tipo:Stella gigante rossa
particolarità:Stella variabile pulsante
Periodo di variazione:5 anni
Magnitudine apparente:min: 1,2 | max: 0,2
Raggio:min: 850 raggi solari | max: 1.400 raggi solari
Distanza dal Sole:600 anni luce
Età:10 milioni di anni
Massa:15 o 20 volte quelled del Sole
Velocità di rotazione:14 volte la velocità del Sole
Luminosità reale:135 mila volte più luminosa del Sole
Temperaturametà della temperatura del Sole