6 minuti di letturaLa stella Betelgeuse sta per esplodere?

6 minuti di letturaLa stella Betelgeuse sta per esplodere?

Risposta breve: sì. Risposta meno breve: sì, ma non sappiamo quando.

Ma c’è anche una risposta lunga, che consiste in questo post. Spero che riusciate a leggerlo in tempo prima che esploda tutto.

Parliamo di Betelgeuse, un attimo

Betelgeuse è una stella che si trova a circa 600 anni luce da noi. Visivamente si trova nella costellazione di Orione, in alto a sinistra.

Per la precisione, Betelgeuse è una stella gigante rossa. Non è stato sempre così: Betelgeuse è una stella che dovrebbe avere una massa tra le 10 e le 20 volte la massa del Sole. Questo è il primo dato importante: infatti, se una stella ha una massa di almeno 8 volte la massa del Sole, farà una fine esplosiva, diventerà una supernova. È ciò che ci aspettiamo per Betelgeuse. Ecco quindi perché la risposta breve alla domanda del titolo di questo post è sì.

Betelgeuse esploderà, ma no, non sappiamo quando accadrà. Ciò che possiamo fare è creare un modello di evoluzione stellare per Betelgeuse. La massa dovremmo conoscerla, il resto dei dati dovrebbe venire dalla luce che misuriamo provenire dalla stella. Ciò che misuriamo è un grosso guscio di polvere e gas che circonda Betelgeuse: questo vuol dire che Betelgeuse sta perdendo del materiale e i calcoli stimano che Betelgeuse stia perdendo una massa pari a circa il 3% della massa del Sole ogni diecimila anni.

Se siamo in questa fase di espulsione di massa, allora vuol dire che Betelgeuse non sta più bruciando idrogeno in elio nel suo nucleo come sta invece facendo il nostro Sole. Piuttosto, Betelgeuse dovrebbe star bruciando idrogeno in un qualche strano più esterno, verso la superficie della stella. In questo modo, gli strati più esterni sono spinti a espandersi e questo spiega, in breve, perché la stella stia perdendo massa.

Se mettiamo insieme tutti questi dati, che cosa salta fuori come previsione? Secondo i modelli che abbiamo, Betelgeuse dovrebbe esplodere in una supernova tra 100 mila anni minimo.

Che cos’è tutto questo agitarsi per Betelgeuse ultimamente?

I dati, sempre loro. A quanto pare è stato osservato un calo della luminosità di Betelgeuse. Questo potrebbe essere un indizio di una supernova in arrivo. Infatti, quando le reazioni nucleari nell’interno di una stella massiccia come Betelgeuse smettono di essere all’opera, allora nulla può fermare il collasso gravitazionale della stella su se stessa. Il collasso procede finché la temperatura e la densità non diventano così alta da innescare una gigantesca esplosione: la supernova, appunto.

E allora che cosa dicono questi dati recenti? Negli ultimi sei mesi la luminosità di Betelgeuse è calata di circa un terzo. È grave? Per quello che abbiamo detto sembrerebbe di sì; ma com’è la situazione se confrontata con gli anni precedenti? Vediamola.

Luminosità di Betelgeuse dal 1919 a oggi (dati AAVSO).

I dati, come vedete dal grafico, mostrano chiaramente che la variabilità di Betelgeuse non è una notizia: ci sono alti e bassi da cento anni minimo. Già, perché i primi segni di variabilità di Betelgeuse sono stati osservati addirittura nel 1836 da Sir John Herschel il quale poi scrisse: ” Le variazioni di Betelgeuse, che erano incontrovertibili e molto forti negli anni tra il 1836 e il 1840, negli ultimi anni sono diventate molto meno cospicue”.

Queste variazioni della luminosità di Betelgeuse sono poco chiare e, molto probabilmente, sono legate alla recente evoluzione stellare degli strati più esterni (un continuo espandersi e contrarsi di questi strati, per esempio).

Dal grafico sì, si vede che il calo recente è più importante di quello di qualche anno fa; ma si vede anche che ci sono stati cali simili qualche decennio fa. Insomma, non siamo di fronte a qualcosa di singolare.

Questo che vuol dire? Niente supernova? Come ho detto all’inizio, noi sappiamo già che Betelgeuse esploderà come supernova. Solo che non sappiamo quando. E gli ultimi dati non sembrano fugare i nostri dubbi riguardo al momento in cui arriverà l’esplosione. Per il momento, direi di stare tranquilli: non sembra esserci una supernova in arrivo così presto.

Sicuramente, osservare nei prossimi anni Betelgeuse esplodere in una supernova sarebbe un evento epico. Potremmo studiare un fenomeno del genere che avviene a una stella relativamente vicina. Per confronto, la supernova osservata nel 1987 si trovava a circa 168 mila anni luce. Così, per dire.

Qui Terra: dobbiamo preoccuparci?

Sten Odenwald, astronomo della NASA, ha fatto un conto per cercare di capire da che cosa sarebbe investita la Terra se ci fosse l’esplosione di Betelgeuse. Supponiamo che gli strati di gas espulsi dalla stella viaggino a 10 mila km/s: impiegherebbero 100 mila anni per arrivare da noi sulla Terra. Il flusso di particelle che ci investirebbe sarebbe di 100 mila protoni al secondo per centimetro quadrato; per confronto, il vento solare che arriva sulla Terra è composto da un flusso di particelle di 300 milioni protoni al secondo per centimetro quadrato che viaggia a 450 km/s.

La differenza dei due flussi legata alle differenze in velocità comporta differenze nella pressione esercitata nei due casi (supernova di Betelgeuse e vento solare). Sempre secondo Odenwald, il flusso derivante da Betelgeuse avrebbe una pressione dimezzata rispetto alla pressione esercitata dal vento solare: quindi non sono previsti danni al Sistema solare, tanto per farla breve.

In più, ci sarebbe anche un elevato flusso di raggi X proveniente da Betelgeuse in caso di supernova. Se per noi sulla Terra non sarebbe un problema perché protetti dalla meravigliosa atmosfera, i guai invece ci sarebbero eccome per astronauti o futuri esploratori spaziali.

Il vero segno rivelatore: i neutrini

La supernova del 1987 fu preannunciata dall’osservazione di 24 neutrini qualche ora prima dell’effettiva osservazione in cielo. In realtà, i neutrini prodotti in un evento di supernova sono molto di più: qualcosa tipo diecimila miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di neutrini. Questo accade perché nelle ultime fasi del collasso di una stella massiva avvengono delle reazioni nucleari che rilasciano grandi quantità di neutrini. E meno male che la supernova del 1987 si trovava a 168 mila anni luce. Se ipotizzassimo un flusso simile di neutrini anche dalla futura supernova di Betelgeuse, allora considerando che il flusso partirebbe da 600 anni luce da noi, possiamo stimare di riuscire a osservare circa 2 milioni di neutrini! Sarebbe un fatto clamoroso per l’astrofisica e sarebbe quello il vero segnale che entro pochissimo tempo potremo osservare Betelgeuse esplodere, finalmente, ah.

Nell’attesa: let’s make some science!

Betelgeuse è una stella importante anche per un altro fatto: è una delle poche stelle, oltre al Sole, di cui abbiamo una vera foto. Questa qui.

Immagine di Betelgeuse, crediti: Xavier Haubois, Observatoire de Paris.

Le stelle infatti di solito sono così distanti che appaiono come puntini anche ai telescopi ottici più potenti. Per risolvere sorgenti molto piccole ci sono tre possibilità: 1) si usano telescopi davvero enormi, ma impossibili da costruire, oppure 2) si osserva a lunghezze d’onda maggiori, per esempio le onde radio, o ancora 3) si usa l’interferometria.

Per ottenere questa immagine qui sopra è stata usata l’interferometria ottica. Infatti, più che una foto, questa qui è una ricostruzione ottenuta combinando insieme i dati di più telescopi ottici.

In questo modo abbiamo potuto misurare le dimensioni di Betelgeuse e abbiamo scoperto che dentro Betelgeuse ci sta comodamente il Sistema solare fino all’orbita di Giove. Dall’immagine, poi, si vedono anche delle parti più brillanti di altre: queste potrebbero essere delle zone in cui è attiva la convezione, lo stesso fenomeno che fa risalire l’acqua in una pentola che bolle, solo che nel caso di Betelgeuse succede per il gas della stella. Questi punti di convezione sono brillanti perché più caldi del resto della stella, anche se, in totale, la temperatura media superficiale di Betelgeuse è di circa 3300 gradi (il Sole per confronto è 5500 gradi circa).

Con tutte queste informazioni e tutti questi sforzi per combinare insieme i dati da più telescopi possiamo fare quello che davvero piace fare agli astrofisici (e se seguite Quantizzando da un po’ già sapete di che cosa parlo): confrontare i dati con i modelli, in questo caso i modelli di evoluzione stellare.

Infatti noi dentro le stelle non ci possiamo guardare: facciamo un sacco di modelli fisici con cui proviamo a spiegare che succede dentro le stelle ma poi l’unica cosa che possiamo confrontare con le misure è ciò che accade sulla superficie. I nostri modelli devono essere in grado di riprodurre la situazione della superficie di una stella se vogliono essere considerati. Lo studio di Betelgeuse serve proprio a questo, a testare i modelli di evoluzione stellare su stelle diverse dal Sole (che comunque continuiamo a studiare senza sosta).

Per finire: l’esplosione di una supernova vicina, oltre a essere un evento clamoroso è anche un nuovo inizio. Gli atomi prodotti durante le ultime fasi del ciclo vitale di una stella massiccia e poi di una supernova sono tutti gettati nello spazio, nell’universo, e diventeranno i semi di nuovi sistemi stellari e nuovi sistemi planetari. E perché no, magari anche parte dei pezzi che compongono il vostro computer e il vostro smartphone da cui leggete questo post.


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