''Zenith'' on line

Periodico di Astronomia di base a cura del
Centro Astronomico "Neil Armstrong" - Salerno

Numero 15

Le stelle variabili

di Roberto Porcini



Immaginiamo la suggestione degli astronomi, che nel XVII secolo ebbero per primi l'opportunità di notare quel fenomeno meraviglioso della volta celeste costituito dalle stelle variabili.
Furono Fabricius, Bayer, Hevelio e Montanari che, nell'osservare il cielo in tempi diversi, si accorsero che nella costellazione della Balena prima e del Perseo poi vi erano due stelle che variavano a vista d'occhio il loro splendore. Si trattava di Mira (o Ceti) ed Algol (b Persei), le quali, la prima nell'arco di circa un anno (331 giorni) e la seconda in pochi giorni (2,5), scendevano rispettivamente dalla magnitudine 3 alla 9 e dalla 2,2 alla 3,5 !
Le loro scoperte suscitarono stupore sia sotto il profilo cosmologico, perché compromettevano definitivamente il disegno aristotelico della immutabilità dei cieli, sia sotto il profilo scientifico, perché un fenomeno del genere non poteva essere spiegato facilmente.

In effetti le stelle variabili costituiscono un grosso interrogativo, e soltanto negli anni '60 si è ipotizzata una teoria idonea a spiegare in genere un comportamento siffatto; peraltro questa ipotesi scientifica, detta della pulsazione, non spiega poi tutti i comportamenti, dal momento che, nel ricercare altre variabili, ci si è accorti che ne esistono di molti tipi.

Ma procediamo con ordine.
Innanzitutto i primi astronomi avevano scoperto due stelle variabili, che appartengono a due categorie del tutto diverse. Intatti Mira Ceti è una variabile fisica, cioè deve la sua variabilità ai suo stesso stato fisico, mentre Algol appartiene alle variabili geometriche, cioè a quelle stelle che ci paiono variare nel loro splendore per il solo fatto di appartenere ad un sistema doppio avente un piano di rivoluzione posto radialmente rispetto ad un osservatore a Terra, per cui una componente eclissa periodicamente l'altra riducendo radicalmente lo splendore globale dei sistema.
Naturalmente, da allora, altre stelle con questo strano comportamento vennero cercate e trovate, cosicchè nell'attuale catalogo delle variabili (dove vengono indicate con la lettera maiuscola dell'alfabeto - es. R Cygni -), se ne annoverano varie decine di migliaia, con molte altre in osservazione per studiarne bene il periodo di oscillazione del flusso luminoso onde classificarle nelle rispettive categorie.

In particolare tra le variabili fisiche si distinguono poi le regolari e le irregolari e fra le prime è doveroso ricordare le seguenti:
a) le Cefeidi, così denominate dal prototipo, scoperto nella costellazione del Cefeo (d Cephei), caratterizzate dalla rapidità dell'aumento di splendore e dal breve periodo di variabilità. E' una categoria di stelle variabili del tutto particolare, oggetto di un apposito articolo di Zenith on line;
b) quelle del tipo T Tauri, costituite da stelle molto giovani, la cui oscillazione è da ricollegarsi alla compressione per gravità delle componenti protostellari. Sono caratterizzate da violentissimi venti stellari, che sembrano liberarle dai residui di gas e polveri, collegati all'originaria nube, che con il suo collasso ha dato origine a questi astri. Anche il Sole, naturalmente, deve aver attraversato un tale stato fisico ed appunto in quel periodo i venti, generati dalla giovane stella in formazione, devono aver liberato i protopianeti più vicini dagli strati di gas che li circondavano, lasciando così solo la parte rocciosa degli stessi e dando luogo così ai pianeti di tipo terrestre (la Terra si è creata la sua atmosfera autonomamente in epoca successiva, per degassificazione interna, di origine vulcanica);
c) quelle di tipo Mira Ceti, con profonda escursione luminosa.

Si potrebbe poi continuare la classificazione con le variabili fisiche irregolari, con le eruttive, e con quelle di tipo R Coronæ Borealis, ecc...

Ma torniamo all'interpretazione scientifica del fenomeno: gli astrofisici Zhevakin, Cox e Christy hanno ipotizzato che, perlomeno nelle Cefeidi classiche, sotto gli strati più esterni di queste stelle, sia disposta una spessa fascia di elio ad altissima temperatura (40.000° K), ionizzato una sola volta (con la perdita cioè di un solo elettrone).
Nel contarsi, la stella provoca nello strato di elio la perdita dei secondo elettrone, ma l'energia necessaria per completare questo fenomeno fisico viene ricavata a spese di energia termica del medesimo strato, per cui questo tende a raffreddarsi. Nel corso di questo processo di contrazione si produrrebbero gli eccessi di luminosità ed i minimi nel corso dell'espansione e relativo raffreddamento.
Questa teoria, detta del "meccanismo a valvola", ha trovato conferma spettroscopicamente, rilevando le pulsazioni, con relative contrazioni ed espansioni, per effetto Doppler, cioè per lo spostamento delle righe di assorbimento alternativamente verso il blu e verso il rosso.

L'approfondimento delle teorie comunque continua, come pure la ricerca delle stelle variabili, attività nella quale gli astrofili sono proficuamente impegnati a dare il loro fattivo contributo.