Il Sole si sta espandendo?

Il Sole, come tutte le stelle, perde massa. È stimato che il Sole si alleggerisca in media di circa 1,56 miliardi di tonnellate ogni secondo.
Se perde massa perché si dovrebbe espandere? Scopriamolo con un po’ di fisica!

Il meccanismo alla base del funzionamento del Sole

Il Sole è una stella grazie all’equilibrio di due pressioni: una che spinge verso il centro della stella dovuta alla immensa forza gravitazionale, e l’altra che spinge verso l’esterno dovuta alle reazioni di Fusione Nucleare che avvengono nel suo nucleo.

Queste due pressioni si controbilanciano facendo sì che il Sole rimanga in equilibrio (equilibrio isostatico).
Come cambia questa descrizione quando consideriamo il fatto che il Sole sta perdendo massa? Significa che viene a mancare della massa che contribuisce all’azione della forza gravitazionale, e dunque nel gioco della corda fra le due pressioni, quella esplosiva prevale leggermente sull’altra, portando la nostra stella ad espandersi.
Inoltre questo fenomeno influenza anche il moto dei pianeti, portandoli a descrivere orbite più ampie.

Non generiamo allarmismi! Parliamo di una portata in massa che equivale ogni secondo ad una massa di ben 23 ordini di grandezza in meno della massa complessiva del Sole. Di conseguenza la sua azione gravitazionale decresce ogni secondo dello stesso ordine di grandezza, e così la distanza orbitale dal Sole. Significa che la Terra si allontana dal Sole di qualche femtometro ogni secondo. Cioè servirebbero 31,7 milioni di anni per allontanarsi di 1 metro.

Infatti parliamo di una quantità veramente irrisoria in confronto alla massa totale del Sole (pari a circa 1,98 * 1030 kg), ma che nel corso di centinaia di milioni di anni, contribuirà a far evolvere la nostra stella in una Gigante Rossa.

Perché perde massa?

La causa è da cercare nelle reazioni di fusione nucleare che avvengono al suo interno, che agiscono in due modi: da una parte abbiamo la conversione in raggi gamma di frazioni della massa delle particelle che prendono ruolo nelle reazioni di fusione. Dall’altra parte la materia superficiale viene espulsa sotto forma di vento solare, flares e CME (Coronal Mass Ejection). Processi anch’essi provocati dall’energia emessa dalle reazioni nucleari che riscalda gli strati più esterni del Sole e le interazioni che avvengono fra il plasma della cromosfera ed il campo magnetico solare.

La reazione nucleare principe che avviene in stelle come il Sole è chiamata catena protone protone, che si svolge in vari rami. Parte da due protoni, e finisce per liberare un nucleo di Helio4, 2 protoni e 26,73 MeV, energia che equivalgono a circa lo 0,7% della massa dei protoni originali.

Primo ramo della catena protone-protone. Fonte: Wikipedia


Quindi la quantità di massa convertita in fotoni gamma è pari a circa 0,7% della massa originale. Questo significa che di quelle 1,56 miliardi di tonnellate, “solo10 milioni di tonnellate sono le particelle trasformate ogni secondo in radiazione elettromagnetica, che riscaldano il Sole, permettono che non collassi sul suo stesso peso, e che, riscaldando gli strati più esterni, vengono irradiate nello spazio.Il resto è Vento Solare che tratteremo in un approfondimento a parte.

In Copertina: Foto scattata il 31 Agosto 2012 dalla sonda Solar Dynamics Observatory (SDO) che mostra una eruzione solare (flaire). Credits: NASA

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