L'albero genealogico del Sole

Cari ragazzi è la nostra stella, dista dalla Terra circa 150 milioni di chilometri e si spegnerà tra cinque miliardi di anni: è il Sole, ovviamente. Preparatevi perché presto lo "vedremo" da vicino! Lo scorso 12 agosto 2018, la sonda Parker Solar Probe è partita alla volta del Sole. Sarà una missione emozionante, che porterà la navicella a penetrare nell'atmosfera solare fino a circa 6 milioni di chilometri dalla superficie solare, avvicinandosi sette volte di più della precedente sonda Helios. Oltrepasserà Mercurio, il pianeta più vicino al Sole, che dista da questo circa 58 milioni di chilometri. Nel punto di massima vicinanza con la stella, la sonda viaggerà a 700000 km/h, la sua superficie arriverà ad una temperatura di 1377 gradi centigradi, ma all'interno la temperatura rimarrà intorno ai 20 gradi. Le immagini e i dati che invierà sulla Terra ci permetteranno di studiare la corona e il vento solare, in particolare come il calore viene trasmesso in questa regione superficiale del Sole, molto importante per l'irraggiamento sulla Terra. Ma ciò che ci spinge così vicini al Sole è anche il desiderio di saperne di più sulle stelle in generale e il Sole è l'unica stella che possiamo raggiungere! La sonda Parker arriverà nel 2024. Stay tune!
Grazie ai telescopi spaziali e a nuovi approcci di studio come la cosmochimica e l'astrocladistica, le nostre conoscenze sull'origine del Sole e del suo sistema planetario si sono notevolmente arricchite negli ultimi anni. Vediamo di cosa si tratta.

Immagine ripresa dal sito della NASA dedicato alla missione Parker Solar Probe

La ricostruzione delle origini del sistema solare avviene grazie allo studio delle meteoriti, ciò che è rimasto della primordiale fase di aggregazione gravitazionale. Gli astronomi, infatti, confrontano la quantità di isotopi radioattivi in questi corpi rocciosi con quella presente nello spazio interstellare e la utilizzano come una sorta di orologio (leggi anche Misurare il tempo senza orologi). Ogni elemento radioattivo ha un suo caratteristico tempo di dimezzamento, cioè il tempo necessario affinché metà della quantità di quel determinato isotopo decada radioattivamente. Gli astronomi studiano, in particolare, un radioisotopo dell'alluminio, ²⁶Al, che ha un tempo di dimezzamento di 730000 anni. Questo isotopo dell'alluminio si trova in meteoriti risalenti ai primordi del sistema solare e, molto probabilmente, si è formato all'interno di una stella massiccia, con una massa pari a 30 volte quella solare, che faceva parte delle prime stelle della nostra galassia. Queste grandi stelle delle origini "morirono" dopo qualche milione di anni dalla loro formazione, diventando la fucina di elementi pesanti come il ferro e l'alluminio. Dalle nebulose prodotte da queste prime stelle sarebbero nati i sistemi planetari come il nostro. La stella "madre" del nostro sistema solare è stata chiamata dagli astronomi Coatlicue, dal nome della madre del Sole azteca. Dalla sua esplosione in supernova si sarebbero formati tutti gli elementi che sono stati successivamente inglobati nella materia che ha dato origine al nostro sistema planetario. Le analisi di cosmochimica sugli isotopi pesanti hanno dimostrato che elementi come l'oro, l'argento e il platino sono arrivati nella nostra nebulosa planetaria circa 100 milioni di anni prima della formazione del Sole. Il neodimio, una terra rara, sarebbe, invece, arrivato 30 milioni di anni prima della formazione della nostra stella.
Lo studio della composizione chimica delle stelle ha inoltre permesso di ottenere un altro importante risultato. Recentemente un metodo usato nella classificazione degli organismi viventi in base alle loro relazioni evolutive (cladistica) è stato applicato alla cosmologia. Infatti, gli alberi genealogici degli organismi viventi sono costruiti a partire dal numero di differenze trovate nel loro DNA, in questo modo si stima il grado di parentela evolutiva tra le specie. Analizzando la composizione chimica di diverse stelle, si possono confrontare le proporzioni tra i vari elementi presenti, arrivando a stimare una "distanza evolutiva" tra le stelle stesse. Quelle con composizione chimica più simile sarebbero anche quelle appartenenti "alla stessa famiglia", cioè formatesi da una stessa stella "madre", che ha disseminato gli stessi elementi pesanti ritrovati nelle stelle "imparentate". Questo approccio è noto come astrocladistica.

Albero genealogico della famiglia di stelle a cui appartiene il Sole
(Immagine ripresa da ScienceNews)

Grazie a questi metodi di indagine, gli scienziati sanno che il Sole si è formato insieme ad altri "fratelli", che poi si sarebbero allontanati durante gli eoni. Il satellite Gaia dell'Agenzia Spaziale Europea ha rilasciato nell'aprile scorso dati relativi a circa 1,7 miliardi di stelle. Da questi dati sarà ricostruita la più dettagliata mappa 3D mai realizzata della nostra galassia. I dati di Gaia dovrebbero anche aiutarci a rintracciare le stelle "imparentate" con il Sole.
Dopo la formazione del Sole, i pianeti si aggregarono intorno alla stella in un tempo relativamente breve (leggi anche I primi milioni di anni del sistema solare). Marte si sarebbe formato in 2 milioni di anni e la Terra in un periodo compreso tra 38 e 120 milioni di anni. Nello stesso periodo un pianeta, formatosi attorno a una stella della stessa famiglia del Sole, sarebbe stato catturato da quest'ultimo. Si tratta del presunto nono pianeta o Hypothetical Planet X, che gli scienziati hanno ipotizzato possa nascondersi proprio ai margini del sistema solare. Questo sarebbe, dunque, un cugino del Sole! Scoprirlo e analizzarlo sarebbe di grande aiuto per capire i primi "momenti" della formazione del sistema solare. Ci sono altri corpi, ai margini del sistema solare vicino e oltre la cosiddetta fascia di Kuiper, che potrebbero darci informazioni sulla formazione del nostro sistema planetario e del pianeta X. Uno di questi oggetti è stato avvistato proprio nel 2017. Si chiama Oumuamua, termine hawaiano (pronunciato oh MOO-uh MOO-uh), che significa "primo messaggero arrivato da lontano". Si tratta del primo oggetto extraplanetario che abbia attraversato il nostro sistema solare di cui abbiamo notizia. Andava troppo velocemente per essere catturato dal Sole, così non abbiamo avuto tempo sufficiente per leggere bene il messaggio che portava!
Tra cinque miliardi di anni, il Sole avrà esaurito il suo combustibile nucleare. Si espanderà in una gigante rossa inghiottendo i primi tre o quattro pianeti orbitanti intorno ad esso (tra cui la Terra, ovviamente!). Si raffredderà diventando una nana bianca che errerà nella periferia della galassia per miliardi di anni. Nessuno saprà mai da dove siano arrivati gli elementi pesanti che la nebulosa circostante trasporterà. Poi tutto ricomincerà...

Referenze

Rebecca Boyle (2018) La vita segreta del Sole. Le Scienze, 599: 66-73.

Parker Solar Probe

Gaia

Paula Jofré et al. (2017) Cosmic phylogeny: reconstructing the chemical history of the solar neighbourhood with an evolutionary tree. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 467: 1140-1153.

Manuela Casasoli (manuela_casasoli@yahoo.it)