Attraverso l’osservazione delle stelle della Via Lattea gli astronomi possono costruire un modello di evoluzione del Sole.

Il terzo rilascio dei dati di Gaia (DR3) è stato reso pubblico il 13 giugno 2022. Uno dei principali prodotti usciti da questa release è stato un database delle proprietà intrinseche di centinaia di milioni di stelle che includono quanto sono calde, quanto sono grandi e quali masse possiedono.
Gaia ha effettuato letture eccezionalmente accurate della luminosità apparente delle stelle, viste dalla Terra, e del loro colore. 

L’evoluzione di una stella simile al Sole, come derivata dai dati del DR3, nel cosiddetto diagramma Hertzsprung-Russell. Credits: ESA/Gaia/DPAC

L’evoluzione delle stelle

La correlazione di queste due proprietà consente di tracciare ogni stella dell’Universo su un unico diagramma. Conosciuto come diagramma Hertzsprung-Russell (HR), è diventato una delle pietre miliari dell’astrofisica. Ideato indipendentemente nel 1911 da Ejnar Hertzsprung e nel 1913 da Henry Norris Russell, un diagramma HR traccia la luminosità intrinseca di una stella rispetto alla sua temperatura superficiale effettiva. In tal modo, rivela come le stelle si evolvono durante i loro lunghi cicli di vita.

Mentre la massa della stella cambia relativamente poco durante la sua vita, la temperatura e le dimensioni della stella variano notevolmente con l’invecchiamento. Questi cambiamenti sono guidati dal tipo di reazioni di fusione nucleare che si stanno verificando all’interno della stella in quel momento.

Con un’età di circa 4,57 miliardi di anni, il nostro Sole si trova attualmente nella mezza età, fondendo idrogeno in elio ed essendo generalmente piuttosto stabile è rimasto uniforme. Ma non sarà sempre così. Quando l’idrogeno si esaurisce nel suo nucleo e iniziano i cambiamenti nel processo di fusione, inizierà a gonfiarsi in una stella gigante rossa, abbassando la sua temperatura superficiale nel processo.

Il modo esatto in cui ciò accade dipende da quanta massa contiene una stella e dalla sua composizione chimica.

Ed è qui che entra in gioco DR3.

Sole
Sole. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/SDO

L’analisi delle stelle simili al Sole

Gli astronomi hanno concentrato le loro osservazioni su stelle con temperature superficiali comprese tra 3000 K e 10.000 K perché queste sono le più longeve della galassia e possono rivelare la storia della Via Lattea. E sono anche candidati promettenti per trovare esopianeti essendo molto simili al Sole, che ha una temperatura superficiale di 6000 K.

Successivamente, hanno filtrato il campione per mostrare solo quelle stelle che avevano la stessa massa e composizione chimica del Sole. Dal momento che hanno permesso che l’età fosse diversa, le stelle che hanno selezionato hanno finito per tracciare una linea attraverso il diagramma HR che rappresenta l’evoluzione del nostro Sole dal suo passato sino al futuro. Ciò ha rivelato il modo in cui la nostra stella varierà la sua temperatura e luminosità con l’invecchiamento.

Il nostro Sole raggiungerà la temperatura massima a circa 8 miliardi di anni, quindi si raffredderà e aumenterà di dimensioni, diventando una stella gigante rossa intorno ai 10-11 miliardi di anni. Il Sole raggiungerà la fine della sua vita dopo questa fase, riducendosi a una debole nana bianca.

È fonte di una certa ironia che il Sole sia la nostra stella più vicina e studiata, eppure la sua vicinanza ci costringe a studiarlo con telescopi e strumenti completamente diversi da quelli che usiamo per guardare il resto delle stelle. Questo perché il Sole è molto più luminoso delle altre stelle. Identificando stelle simili al Sole, ma questa volta con età simili, possiamo colmare questo divario osservativo.

Per identificare questi “analoghi solari” nei dati, gli astronomi hanno cercato stelle con temperature, gravità superficiale, composizioni, masse e raggi che sono tutti simili al Sole di oggi. E hanno riscontrato ben 5863 stelle che corrispondevano ai loro criteri.

Ora che Gaia ha prodotto l’elenco dei bersagli da osservare si potrà iniziare a investigarli sul serio.

Riferimenti: ESA

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