Come sono le stelle ipergiganti?

L'universo è pieno di stelle di ogni dimensione e tipo. I più grandi là fuori sono chiamati "ipergiganti", e sminuiscono il nostro minuscolo Sole. Non solo, ma alcuni di loro possono essere davvero strani.

Gli ipergiganti sono tremendamente luminosi e pieni di materiale sufficiente per creare un milione di stelle come la nostra. Quando nascono, raccolgono tutto il materiale disponibile per la "nascita di stelle" nella zona e vivono le loro vite in modo rapido e caldo. Gli ipergiganti nascono attraverso lo stesso processo delle altre stelle e brillano allo stesso modo, ma oltre a ciò, sono molto, molto diversi dai loro fratelli più piccoli. 

Informazioni sugli ipergiganti

Le stelle ipergiganti sono state inizialmente identificate separatamente dagli altri supergiganti perché sono significativamente più luminose; cioè hanno una luminosità maggiore di altre. Gli studi sulla loro emissione luminosa mostrano anche che queste stelle stanno perdendo massa molto rapidamente. Quella "perdita di massa" è una caratteristica che definisce un ipergigante. Gli altri includono le loro temperature (molto alte) e le loro masse (fino a molte volte la massa del sole).

Creazione di stelle ipergiganti

Tutte le stelle si formano in nuvole di gas e polvere, indipendentemente dalle dimensioni. È un processo che richiede milioni di anni e alla fine la stella "si accende" quando inizia a fondere l'idrogeno nel suo nucleo. Questo è quando si sposta su un periodo di tempo nella sua evoluzione chiamato sequenza principale. Questo termine si riferisce a un diagramma dell'evoluzione stellare che gli astronomi usano per comprendere la vita di una stella.

Tutte le stelle trascorrono la maggior parte della loro vita sulla sequenza principale, fondendo costantemente l'idrogeno. Più una stella è grande e massiccia, più rapidamente consuma carburante. Una volta che il combustibile a idrogeno nel nucleo di qualsiasi stella è sparito, la stella essenzialmente lascia la sequenza principale e si evolve in un "tipo" diverso. Questo succede con tutte le stelle. La grande differenza arriva alla fine della vita di una stella. E questo dipende dalla sua massa. Stelle come il Sole finiscono la loro vita come nebulose planetarie e fanno esplodere le loro masse nello spazio in gusci di gas e polvere.

Quando arriviamo agli ipergiganti e alle loro vite, le cose diventano davvero interessanti. Le loro morti possono essere catastrofi piuttosto fantastiche. Una volta che queste stelle di grande massa hanno esaurito il loro idrogeno, si espandono per diventare stelle supergiganti molto più grandi. Il Sole in realtà farà la stessa cosa in futuro, ma su scala molto più piccola.

Le cose cambiano anche dentro queste stelle. L'espansione è causata quando la stella inizia a fondere l'elio in carbonio e ossigeno. Ciò riscalda l'interno della stella, che alla fine fa gonfiare l'esterno. Questo processo li aiuta a evitare il collasso su se stessi, anche mentre si riscaldano.

A livello supergigante, una stella oscilla tra diversi stati. Sarà un supergigante rosso per un po ', e poi quando inizierà a fondere altri elementi nel suo nucleo, può diventare un supergigante blu. Tra una tale stella può apparire anche come un supergigante giallo mentre transita. I diversi colori sono dovuti al fatto che la stella si sta gonfiando di dimensioni a centinaia di volte il raggio del nostro Sole nella fase supergigante rossa, a meno di 25 raggi solari nella fase supergigante blu.

In queste fasi supergiganti, tali stelle perdono massa abbastanza rapidamente e quindi sono abbastanza luminose. Alcuni supergiganti sono più luminosi del previsto e gli astronomi li hanno studiati in modo più approfondito. Si scopre che gli ipergiganti sono alcune delle stelle più massicce mai misurate e il loro processo di invecchiamento è molto più esagerato. 

Questa è l'idea di base dietro l'invecchiamento di un ipergiante. Il processo più intenso è sofferto da stelle che sono oltre cento volte la massa del nostro Sole. Il più grande è più di 265 volte la sua massa ed è incredibilmente luminoso. La loro luminosità e altre caratteristiche hanno portato gli astronomi a dare a queste stelle gonfie una nuova classificazione: ipergigante. Sono essenzialmente supergiganti (rossi, gialli o blu) che hanno una massa molto elevata e anche alti tassi di perdita di massa.

Dettagliando gli ultimi Throes mortali degli ipergiganti

A causa della loro elevata massa e luminosità, gli ipergiganti vivono solo pochi milioni di anni. È una durata abbastanza breve per una stella. In confronto, il Sole vivrà circa 10 miliardi di anni. La loro breve durata della vita significa che vanno dalle stelle dei bambini alla fusione all'idrogeno molto rapidamente, esauriscono l'idrogeno abbastanza velocemente e si spostano nella fase supergigante molto prima dei loro fratelli stellari più piccoli, meno massicci e ironicamente più longevi (come il Sole).

Alla fine, il nucleo dell'ipergiante fonderà elementi sempre più pesanti fino a quando il nucleo non sarà principalmente di ferro. A quel punto, ci vuole più energia per fondere il ferro in un elemento più pesante di quanto il nucleo abbia a disposizione. La fusione si interrompe. Le temperature e le pressioni nel nucleo che trattengono il resto della stella in quello che viene chiamato "equilibrio idrostatico" (in altre parole, la pressione esterna del nucleo spinto contro la pesante gravità degli strati sopra di esso) non sono più sufficienti per mantenere il resto della stella dal collasso su se stesso. Quell'equilibrio è sparito e ciò significa che è tempo di catastrofi nella stella.

Che succede? Crolla catastroficamente. Gli strati superiori collassanti si scontrano con il nucleo, che si sta espandendo. Tutto quindi rimbalza indietro. Questo è ciò che vediamo quando esplode una supernova. Nel caso dell'ipergigante, la morte catastrofica non è solo una supernova. Sarà un'ipernova. In effetti, alcuni teorizzano che invece di una tipica supernova di tipo II, accadrà qualcosa chiamato esplosione di raggi gamma (GRB). È un'esplosione incredibilmente forte, che fa esplodere lo spazio circostante con incredibili quantità di detriti stellari e forti radiazioni. 

Cosa è rimasto alle spalle? Il risultato più probabile di un'esplosione così catastrofica sarà o un buco nero, o forse una stella di neutroni o una magnetar, il tutto circondato da un guscio di detriti in espansione attraverso molti, molti anni luce. Questa è la fine strana e definitiva di una stella che vive veloce, muore giovane: lascia dietro di sé una splendida scena di distruzione.

A cura di Carolyn Collins Petersen.