Nel nostro Universo, le stelle brillano intensamente, fornendo luce e calore a pianeti e lune. Ma alcuni oggetti diventano ancora più caldi.

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1 I luoghi più caldi dell’Universo
2 I luoghi più caldi dell’Universo
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In tutto l’Universo, accumuli di materia densa ed energetica emettono radiazioni in tutte le forme, compresa la luce visibile, che si propagano nello spazio. Osservando lo spazio, la maggior parte di queste sorgenti luminose sono stelle, per lo più raggruppate all’interno di galassie, che brillano incessantemente e sono alimentate dalla fusione nucleare nei loro nuclei. Sebbene le stelle abbiano temperature che vanno da migliaia a centinaia di migliaia di gradi, ci sono alcuni luoghi nello spazio che diventano ancora più caldi delle stelle più calde. Ecco quali.

I luoghi più caldi dell’Universo

Questa immagine a campo profondo della missione Euclid dell’ESA immortala l’ammasso di galassie Abell 2390, ma mostra un gran numero di stelle in primo piano della nostra Via Lattea, oggetti extragalattici non associati all’ammasso, nonché l’ammasso di galassie stesso. Crediti: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA; Elaborazione: J.-C. Cuillandre (CEA Parigi-Saclay), G. Anselmi.

Le stelle sono ciò che illumina le profondità dello spazio. Quasi tutta la radiazione luminosa è luce stellare, emessa dalle fotosfere stellari ricche di plasma. La temperatura superficiale tipica delle stelle non è inferiore a circa 2700 K. Le stelle più massicce della sequenza principale raggiungono temperature esterne di circa 50mila K. Quando le giganti rosse espellono i loro strati esterni, i loro nuclei centrali si contraggono trasformandosi in nane bianche, raggiungendo temperature superficiali di circa 150mila K. Le stelle di Wolf-Rayet (molto massicce ed evolute) hanno le fotosfere più calde. Circondate da materiale espulso mentre fondono al loro interno elementi pesanti, possono raggiungere temperature di circa 210mila K.

I luoghi più caldi dell’Universo

Le regioni della superficie e dell’interno del Sole, incluso il nucleo, che è l’unica posizione in cui avviene la fusione nucleare. Con il passare del tempo e il consumo di idrogeno, la regione contenente elio nel nucleo si espande e la temperatura massima aumenta, causando un aumento dell’energia prodotta dal Sole. L’equilibrio tra la gravità che attrae verso l’interno e la pressione di radiazione che spinge verso l’esterno è ciò che determina le dimensioni e la stabilità di una stella, mentre la temperatura del nucleo determina la velocità di fusione e quali elementi possono fondersi al suo interno. Crediti: Wikimedia commons.

Ci sono luoghi nell’Universo dove si raggiungono temperature ancora più alte. Le superfici delle stelle di neutroni giovani, come la pulsar del Granchio, irradiano a circa 600mila K. Le nubi di gas che emettono raggi X possono superare queste temperature, raggiungendo forse anche 100 milioni di K. L’interno delle stelle e dei resti stellari è spesso ancora più caldo. I nuclei stellari più caldi possono superare i 300 milioni di K, provocando la produzione di coppie elettrone-positrone ed effetti di fotodisintegrazione.

L’interno delle stelle di neutroni raggiunge circa un trilione di K: sufficientemente caldo da creare plasmi di quark e gluoni. Sono però i buchi neri supermassicci a creare i fenomeni con la più alta energia in assoluto. Le particelle accelerate raggiungono al massimo energie pari a ~10 20  eV, il che implica temperature pari a ~10 24  K. Soltanto durante il Big Bang si sono create condizioni più calde.

Per saperne di più:

Nella foto di copertina una rappresentazione artistica della pulsar del Granchio, un esempio di “cadavere” di una stella di neutroni. Il gas e la materia che la circondano sono piuttosto comuni e sono in grado di fornire carburante per il comportamento pulsante di queste stelle. Le coppie materia-antimateria, così come le particelle ad alta energia, sono prodotte in grandi quantità dalle stelle di neutroni: abbastanza per spiegare i positroni che colpiscono la Terra da una varietà di fonti cosmiche. La stella di neutroni originariamente ha raggiunto una temperatura di ~1 trilione di K, ma anche ora, si è già raffreddata a “soli” circa 600mila K.