La più piccola stella di sequenza principale conosciuta nella galassia della Via Lattea è un vero e proprio folletto.
Si chiama EBLM J0555-57Ab, una nana rossa distante 600 anni luce. Con un raggio medio di circa 59.000 chilometri, è appena un po’ più grande di Saturno. Questo la rende la più piccola stella conosciuta che supporta la fusione dell’idrogeno nel suo nucleo, il processo che mantiene le stelle in fiamme fino a quando non esauriscono il carburante.
Nel nostro sistema solare, ci sono due oggetti più grandi di questa piccola stella. Uno è il Sole, ovviamente. L’altro è Giove, come una gigantesca pallina di gelato, con un raggio medio di 69.911 chilometri.
Perché Giove è un pianeta e non una stella?
La risposta è semplice: Giove non ha abbastanza massa per fondere l’idrogeno in elio. EBLM J0555-57Ab è circa 85 volte la massa di Giove, circa quanto può essere leggera una stella – se fosse più bassa, non sarebbe nemmeno in grado di fondere l’idrogeno. Ma se il nostro sistema solare fosse stato diverso, Giove potrebbe essere diventato una stella?
Giove e il Sole sono più simili di quanto si pensi
Il gigante gassoso potrebbe non essere una stella, ma Giove è ancora un grande affare. La sua massa è 2,5 volte quella di tutti gli altri pianeti messi insieme. Solo che, essendo un gigante gassoso, ha una densità molto bassa: circa 1,33 grammi per centimetro cubo; la densità della Terra, con 5,51 grammi per centimetro cubo, è poco più di quattro volte superiore a quella di Giove.
Ma è interessante notare le somiglianze tra Giove e il Sole. La densità del Sole è di 1,41 grammi per centimetro cubo. E i due oggetti sono molto simili dal punto di vista della composizione. Per massa, il Sole è circa il 71% di idrogeno e il 27% di elio, mentre il resto è composto da tracce di altri elementi. Giove per massa è circa il 73% di idrogeno e il 24% di elio.
E’ per questo motivo che Giove è talvolta chiamato una stella fallita.
Ma è ancora improbabile che, abbandonato al sistema solare, Giove possa diventare una stella.
Stelle e pianeti, vedi, nascono attraverso due meccanismi molto diversi. Le stelle nascono quando un denso nodo di materiale in una nube molecolare interstellare collassa sotto la sua stessa gravità – pouf! flomph! – girando mentre va in un processo chiamato collasso della nube. Mentre gira, fa girare altro materiale dalla nube intorno ad essa in un disco di accrescimento stellare.
Man mano che la massa – e quindi la gravità – cresce, il nucleo della piccola stella viene compresso sempre più strettamente, il che la fa crescere sempre più calda. Alla fine diventa così compresso e caldo che il nucleo si infiamma e la fusione termonucleare prende il via.
Secondo la nostra comprensione della formazione stellare, una volta che la stella ha finito di accumulare materiale, rimane un sacco di disco di accrescimento. Questo è ciò di cui sono fatti i pianeti.
Gli astronomi pensano che, per i giganti gassosi come Giove, questo processo (chiamato accrescimento di sassi) inizia con piccoli pezzi di roccia ghiacciata e polvere nel disco. Mentre orbitano intorno alla piccola stella, questi pezzi di materiale iniziano a scontrarsi, attaccandosi insieme con l’elettricità statica. Alla fine, questi grumi crescenti raggiungono una dimensione abbastanza grande – circa 10 masse terrestri – che possono attrarre gravitazionalmente sempre più gas dal disco circostante.
Da quel punto, Giove è cresciuto gradualmente fino alla sua massa attuale – circa 318 volte la massa della Terra e 0,001 volte la massa del Sole. Una volta che ha assorbito tutto il materiale a sua disposizione – ad una certa distanza dalla massa necessaria per la fusione dell’idrogeno – ha smesso di crescere.
Quindi, Giove non è mai stato nemmeno vicino a crescere abbastanza massiccio da diventare una stella. Giove ha una composizione simile al Sole non perché fosse una “stella fallita” ma perché è nato dalla stessa nube di gas molecolare che ha dato vita al Sole.
Le vere stelle fallite
C’è una classe diversa di oggetti che possono essere considerati ‘stelle fallite’. Queste sono le nane brune, e riempiono il divario tra le giganti gassose e le stelle.
Partendo da circa 13 volte la massa di Giove, questi oggetti sono abbastanza massicci da sostenere la fusione del nucleo – non del normale idrogeno, ma del deuterio. Questo è anche conosciuto come idrogeno “pesante”; è un isotopo dell’idrogeno con un protone e un neutrone nel nucleo invece di un solo protone. La sua temperatura e pressione di fusione sono più basse della temperatura e pressione di fusione dell’idrogeno.
Perché avviene ad una massa, temperatura e pressione più basse, la fusione del deuterio è un passo intermedio sulla strada della fusione dell’idrogeno per le stelle, mentre continuano ad accumulare massa. Ma alcuni oggetti non raggiungono mai quella massa; questi sono conosciuti come nane brune.
Per un po’ di tempo, dopo che la loro esistenza fu confermata nel 1995, non si sapeva se le nane brune fossero stelle di scarso successo o pianeti troppo ambiziosi; ma diversi studi hanno dimostrato che si formano proprio come le stelle, dal collasso delle nubi piuttosto che dall’accrescimento del nucleo. E alcune nane brune sono addirittura al di sotto della massa per la combustione del deuterio, indistinguibili dai pianeti.
Giove è proprio sul limite inferiore di massa per il collasso delle nubi; la più piccola massa di un oggetto da collasso delle nubi è stata stimata a circa una massa di Giove. Quindi, se Giove si fosse formato dal collasso delle nubi, potrebbe essere considerato una stella fallita.
Ma i dati della sonda Juno della NASA suggeriscono che, almeno una volta, Giove aveva un nucleo solido – e questo è più coerente con il metodo di formazione per accrescimento del nucleo.
La modellazione suggerisce che il limite superiore per la massa di un pianeta, che si forma per accrescimento del nucleo, è meno di 10 volte la massa di Giove – solo qualche massa di Giove in meno della fusione del deuterio.
Quindi, Giove non è una stella fallita. Ma pensare al perché non lo sia può aiutarci a capire meglio come funziona il cosmo. Inoltre, Giove è una meraviglia a strisce, tempestosa, vorticosa, color caramello a sé stante. E senza di esso, noi umani potremmo anche non essere stati in grado di esistere.
Questa, però, è un’altra storia, da raccontare un’altra volta.