Se la nostra stella dovesse collassare cosa ne sarebbe della Terra e dell’intero sistema solare?

Il Sole è una stella e come tale deve la propria energia alle reazioni fusione dell’idrogeno in elio che avvengono nel suo nucleo (o “core”, in inglese). Tale processo di fusione nucleare è detto “Ciclo di Bethe” (Vedi precedenti risposte CE per il dettaglio) e genera una pressione verso l’esterno che si contrappone a quella della forza di gravità, mantenendo il nostro astro in equilibrio e permettendo così le condizioni per la presenza di un sistema planetario stabile (fig. 1). La fisica ci assicura che questo processo continuerà a “funzionare” per almeno altri 5,5 miliardi di anni, quando la nostra stella, come tutte quelle al di sotto delle 8-11 Masse Solari, diverrà una Gigante Rossa e si avvierà a compiere il suo destino verso la fase finale di Nebulosa Planetaria.

La domanda del lettore, quindi, non si pone nell’immediato, ma in un lontanissimo futuro… Vediamo, in ogni caso, cosa avverrà.

Il Sole, come detto, si trova in uno stato di equilibrio e viene definito “in sequenza principale” riferendosi al diagramma H-R (in questo le stelle sono riportate in un grafico avente in ascissa la classe spettrale, definita dal colore, e in ordinata la magnitudine assoluta . Si ottiene una disposizioni su due bracci, uno detto "sequenza principale", dovuto alle stelle in piena maturità, l’altro delle "giganti", dovuto alle stelle nella fase finale della loro vita). Questo equilibrio non è “statico” ma “dinamico”, nel senso che cambiamenti, lenti ma significativi, stanno avvenendo nel suo core fin dalla nascita, circa 5 miliardi di anni fa. Infatti, all’interno il nostro astro sta utilizzando tutto il suo idrogeno, dal momento che quattro nuclei si fondono per formare uno di elio. Questo elemento genera una pressione esterna inferiore e pertanto il processo porta ad un’alterazione del suddetto equilibrio: col tempo il core stesso si restringerà, dando reazioni più veloci e l’aumento del flusso di energia causerà l’espansione della superficie del Sole (fig. 2).

Tra 5,5 miliardi anni la forza di gravità avrà la meglio ed il core collasserà definitivamente, mentre gli strati esterni si espanderanno a formare una Gigante Rossa. A questo punto saranno momenti terribili per il Sistema Solare interno ed il destino di Mercurio e Venere sarà segnato, poiché verranno letteralmente vaporizzati dal Sole morente. Per quanto riguarda la Terra, la discussione è ancora aperta.

L’incertezza è legata al vento solare, che in condizioni “normali” crea una perdita di massa della stella pari a 1/100 di percentuale per ogni miliardo di anni. Una Gigante Rossa, invece, ha un vento assai superiore: alla fine scaglierà gli strati esterni per formare una Nebulosa Planetaria.

Secondo i teorici, il Sole perderà circa metà della sua massa prima di diventare una Nana Bianca (il residuo della nebulosa planetaria) ed a causa di ciò le orbite dei pianeti si “allargheranno” per dell’indebolimento della gravità solare. Alcuni modelli prevedono che la Terra sopravviva, altri, come quello di Gorge Bowen e Lee Anne Wilson (Iowa State University), predicono che la perdita di massa finale avverrà solo quando il Sole avrà inghiottito il nostro pianeta. Il problema deriva dal fatto che non esistono modelli certi sia per il periodo finale di Gigante Rossa , sia per quello di “Helium Flash”, in pratica quando il core del Sole incomincerà a fondere l’elio in carbonio (Vedi fig. 3, digramma H-R).

 

Fig. 3: diagramma H_R delle stelle tipo Sole

 

In ogni caso, anche se la Terra dovesse sopravvivere, vedrebbe la sua superficie salire a 1500 °C. Diverrà, perciò, una palla di lava incandescente e l’attuale crosta evaporerà nello spazio (fig. 4).

Fig. 4: immagine artistica della Terra "Sopravvissuta"

 

Per i pianeti esterni, alcuni immaginano scenari interessanti per Europa, la luna di Giove ricoperta di Ghiaccio d’acqua, e Titano. Quest’ultimo, in particolare, con la sua atmosfera composta principalmente da Azoto ed una gran quantità di Metano, assomiglia alla Terra primordiale. Cosa succederà con l’espansione del Sole? Difficile dirlo, dipende anche qui da come il vento solare interagirà con i pianeti gassosi e dall’allargamento delle orbite. Bisogna poi sempre avere a che fare con l’incertezza dei modelli….

Una cosa è sicura, nel momento in cui gli strati esterni verranno “soffiati via” per formare una nebulosa planetaria, ciò che resta del Sistema Solare sarà distrutto!

Una curiosità. Il Telescopio Spaziale Infrarosso “Spitzer” ha recentemente rilasciato una bellissima immagine della nebulosa planetaria Helix, nella costellazione dell’acquario. Nella foto si nota la parte interna di colore rosso: è dovuta ad uno strato di polveri quasi sicuramente traccia di un antico sistema planetario. Spitzer ha anche individuato tracce d’acqua, forse dovute a comete sopravvissute alla morte della stella.