Aprile 2001
Anche le stelle hanno un'atmosfera?
(Rosa M. Mistretta)

Fu per primo Lucrezio, nel "De Rerum Natura" (libro V, vv. 609-612), a spiegare l'intuitiva presenza di un alone intorno al Sole, una sorta di spettro lucente e misterioso ...
"Forsitans et rosea sol alte lampade lucens,
possideat multum caecis fervoribus ignem
circum se, nullo qui sit fulgore notatus
aestifer ut tantum radiorum exaugeat ictum."
"Forse ancor, finalmente, la lampada rosea del Sole,
che ne l'alto risplende,
è cinta a l'intorno di molti
ignei elementi ciechi,
che la luce non danno,
il cui fuoco
la potenza dei raggi solari moltiplica al sommo."
(Traduzione di Pietro Parrella - ed. Zanichelli)
La Terra è circondata da un involucro gassoso, composto principalmente da azoto, ossigeno, anidride carbonica e vapore d'acqua, che prende il nome di atmosfera.

L'atmosfera del Sole
Anche le stelle sono circondate da un'atmosfera, oppure questa è un "privilegio" soltanto di alcuni pianeti e satelliti?

Una stella è un corpo celeste splendente, interamente gassoso, in cui sono in equilibrio due forze fisiche: la pressione interna, generata dallo stesso gas, che "spinge" gli strati gassosi verso l'esterno, e la forza gravitazionale, che, al contrario, tende a far collassare la massa di gas su se stessa.
Le stelle hanno temperature superficiali molto elevate, che vanno da 3000 K (le più fredde) a circa 60.000 K (le più calde) ed emettono radiazioni elettromagnetiche prodotte da reazioni chimiche nucleari, che trasformano materia in energia.

L'atmosfera di una stella, dunque, non può essere definita alla stregua dell'atmosfera terrestre, essendo la stella un corpo interamente gassoso. Gli astronomi definiscono l'atmosfera stellare come lo strato più esterno della struttura stellare, da cui proviene la radiazione luminosa (i fotoni della luce), che "sollecita" l'occhio umano e i rivelatori terrestri.

Quanto è profonda l'atmosfera stellare?

Rispetto all'intera massa del corpo celeste, se si fa il paragone con una mela, l'atmosfera stellare ha lo spessore della buccia del paradisiaco frutto.

E' possibile conoscere la composizione dell'atmosfera stellare?

La sezione del Sole
Tutte le informazioni chimiche e fisiche, relative a corpi celesti così lontani, si possono acquisire soltanto per via indiretta, visto che non è possibile inviare sonde spaziali a studiare la loro struttura.
A tal scopo si utilizza l'unica informazione che giunge a Terra: la radiazione luminosa.
Per mezzo di uno strumento, che prende il nome di spettrografo, si raccoglie e s'imprime su una lastra fotografica l'emissione elettromagnetica stellare: il risultato finale è uno spettro luminoso.

Osservando in dettaglio uno spettro stellare, si nota che, sullo sfondo colorato, esiste una serie di righe scure, più o meno distanziate tra loro: ognuna di queste testimonia la presenza di un determinato elemento chimico nel gas stellare. Ogni stella è, così, dotata di un proprio "codice a barre" che la contraddistingue.

Attraverso lo spettro si può effettuare, quindi, un'analisi chimica dell'atmosfera di una stella. E non solo: poichè le righe hanno larghezza e intensità diverse, una dall'altra, è possibile risalire da queste loro proprietà ad altri parametri fisici stellari, quali la temperatura e la pressione del gas componente l'atmosfera.

Sulla base della presenza di righe spettrali (quindi degli elementi chimici) e delle caratteristiche fisiche rilevate dall'analisi degli spettri stellari, le stelle sono state raggruppate in 10 classi spettrali, ciascuna suddivisa a sua volta in sottoclassi contrassegnate da 0 a 9:

O B A F G K M R N S

(Per ricordare meglio: Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me Right Now, Smack).

Spettro del Sole
Il Sole appartiene alla classe spettrale G2. Il suo spettro fu ottenuto per la prima volta da Joseph von Fraunhofer nel 1814. Attualmente, con il supporto di metodi e strumenti più sofisticati, nello spettro solare si possono individuare 50.000 righe e 68 dei 92 elementi chimici naturali riscontrati sulla Terra.

Nella seguente tabella sono brevemente riassunte le principali caratteristiche di alcune stelle:

Classe spettrale
Intervallo di temperatura (K)
Elementi chimici principali
Colore
Esempi di stelle
W
60.000

Blu

O
50.000
30.000
He, H, O, N, Si
Blu

B
29.000
11.000
He, H, C, O, N
Blu, Bianco
Rigel
A
10.000
7.500
H
Bianco
Vega, Sirio, Deneb
F
7.500
6.000
H, Ca, Fe
Bianco, Giallastro
Procione, Canopo
G
6.000
5.400
Ca, Fe, Mg, H
Giallo
Sole, Capella
K
5.300
4.000
Ca, H
Arancio
Aldebaran, Arturo
M
3.800
2.700
Ca
Rosso
Betelgeuse, Antares
R - N
3.000
Stelle al carbonio
Rosso

S
3.000

Rosso





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