Betelgeuse (o α
Orionis) è una stella variabile semiregolare situata a circa 430 anni luce
dalla Terra. Con una magnitudine apparente media di +0,7 è la seconda stella
più luminosa della costellazione di Orione e la nona stella più luminosa del
cielo notturno. A causa della variabilità la magnitudine oscilla fra +0,4 e
+1,2, quindi la stella può essere più o meno luminosa a seconda del periodo in
cui la si osserva: il periodo medio è di 6 anni a cui si sovrappongono periodi
più brevi di 150 e 300 giorni.
Betelgeuse è una supergigante rossa, con una
tipica temperatura superficiale di 3600 gradi Kelvin, ed è stata la prima
stella di cui si è misurato direttamente il diametro angolare con un
interferometro (Mount Wilson, 1920). Il risultato è che si tratta di una stella
enorme, con un raggio medio 500 volte maggiore quello del nostro Sole. Se fosse
messa al centro del Sistema Solare, la sua atmosfera esterna si estenderebbe
fino a circa 2,5 Unità Astronomiche, inglobando i pianeti da Mercurio a Marte,
e raggiungendo circa la metà del raggio dell’orbita di Giove. La massa è
stimata essere attorno alle 15 masse solari, mentre l’età, in base alle tracce
evolutive teoriche, è di circa 6 milioni di anni.
Dal punto di vista evolutivo,
stando alla posizione nel diagramma di Hertzsprung-Russell (H-R), nel nucleo
della stella la combustione nucleare dell’idrogeno e dell’elio è già avvenuta
(Betelgeuse è piuttosto “vecchia” per la massa che ha), ed è attiva la combustione nucleare del carbonio con produzione di ossigeno secondo
reazioni del tipo (carbonio + elio → ossigeno + raggio gamma; carbonio + carbonio →
sodio + protone)
Si tratta di una
fase evolutiva che, nelle supergiganti rosse, ha una durata dell’ordine di
qualche centinaio di anni e prosegue con la formazione degli elementi pesanti
fino al ferro. La durata dei diversi combustibili nucleari successivi al
carbonio è sempre più breve, per questo motivo Betelgeuse è una buona
candidata, entro tempi non geologici (diciamo un migliaio di anni), ad
esplodere come supernova di tipo II. In questo caso, data la breve distanza da
noi, la luminosità della supernova sarà tale da poter essere vista dalla Terra
anche in pieno giorno.
Diagramma H-R che mostra la posizione di Rigel e Betelgeuse. Sebbene le due stelle sembrino distanti, l’evoluzione tra le due fasi è estremamente rapida. Rigel seguirà il destino di Betelgeuse e ne assumerà le sembianze … in un lampo.
Rigel (la b di
Orione) è la sesta stella più luminosa del cielo. Si trova ad una distanza di
circa 800 anni luce dalla Terra ed ha una luminosità 60.000 volte quella del
Sole, con un raggio 70 volte maggiore. È una supergigante blu, una stella
abbastanza calda con una temperatura superficiale di 11.000 Kelvin e mostra una
variabilità di tipo irregolare fra le magnitudini +0,3 e +0,03. Rigel è un
sistema stellare triplo. La stella principale (quella che vediamo ad occhio
nudo dalla Terra) ha una compagna di settima magnitudine a circa 9″ di
distanza, pari a 2000 unità astronomiche. A sua volta, la stella compagna è una
doppia spettroscopica (quindi molto stretta), con un periodo di 9 giorni e 20
ore. Rigel ha una massa circa 17 volte quella del Sole. Dalla sua posizione nel
diagramma H-R ne deriva che nel nucleo di Rigel l’idrogeno è esaurito ed è in
atto la combustione nucleare dell’elio tramite il triplo processo alfa (3
nuclei di elio →carbonio + raggio gamma):
Questa reazione
nucleare è successiva alla fase di fusione dell’idrogeno sulla sequenza
principale del diagramma H-R. Nelle stelle di massa minore ha luogo nella fase
di gigante rossa, quando l’atmosfera esterna della stella si è espansa e la
temperatura superficiale è crollata a 3000 K. Al contrario, nelle stelle
massicce, la transizione è talmente rapida che si innesca quando sono ancora di
colore blu, per poi evolvere molto rapidamente a supergigante rossa (come
Betelgeuse). La velocità della transizione fa sì che le stelle di massa
elevata, anche con piccole differenze di età, siano o blu o rosse, quasi senza
stadi intermedi, molto difficili da osservare perché molto brevi rispetto alla
vita della stella. Questo è il motivo per cui stelle di massa ed età simile
possono apparire anche molto diverse. In questo caso Rigel è leggermente in
ritardo rispetto all’evoluzione di Betelgeuse, anche se di età paragonabile.