Qual è la composizione chimica della maggior parte delle stelle?

La nostra galassia, la Via Lattea, ospita oltre 400 miliardi di stelle di varia luminosità. La maggior parte di queste stelle è descritta come una sequenza principale, il che significa che i loro nuclei stanno fondendo idrogeno per creare elio. Il Sole è una stella di sequenza principale e la sua composizione chimica consiste principalmente di idrogeno ed elio con tracce di altri elementi.

L'idrogeno è l'elemento più abbondante nell'universo e costituisce i tre quarti di tutta la materia. Le stelle si formano quando enormi quantità di gas e polvere collassano sotto la loro stessa forza gravitazionale. La maggior parte di questo gas è idrogeno, il combustibile di base che le stelle usano per creare energia. Durante la fusione dell'idrogeno, i protoni (particelle subatomiche nucleari) vengono combinati per creare elio. In questa reazione vengono creati anche altri sottoprodotti come elettroni, positroni (antielettroni), raggi gamma e neutrini. I neutrini sono particelle simili a fantasmi che non interagiscono fortemente con la materia, quindi queste di solito sfuggono dal Sole. La collisione delle particelle rimanenti con gli atomi circostanti porta al riscaldamento del Sole.

L'elio è il secondo elemento più abbondante nell'universo ed è un componente importante delle stelle della sequenza principale come il Sole. L'elio si accumula nel nucleo delle stelle a causa della fusione nucleare dell'idrogeno. L'elio rappresenta circa il 27% della massa del Sole.

Quando i livelli di idrogeno all'interno del nucleo di una stella si esauriscono, la reazione di fusione standard non può più aver luogo. Questo porta ad una diminuzione della quantità di energia che si irradia verso l'esterno e il nucleo stellare collassa aumentando la temperatura e la pressione. Quando la temperatura raggiunge i 200 milioni di Kelvin, diventa possibile la fusione dell'elio. Tre nuclei di elio si fondono per creare un singolo atomo di carbonio.

La fusione di quattro nuclei di elio può essere utilizzata per creare atomi di ossigeno. Questo accade nelle stelle che hanno esaurito la loro scorta di idrogeno all'interno del nucleo. Ulteriori processi di fusione possono creare elementi più pesanti come silicio, magnesio e sodio. Tuttavia, l'abbondanza di questi elementi nella maggior parte delle stelle è molto bassa e rappresenta meno dell'1% della massa. La fusione all'interno delle stelle può spiegare solo la creazione di elementi fino alla massa del ferro. Oltre a ciò, il processo di fusione utilizza l'energia anziché crearla. Si pensa che i rimanenti elementi pesanti oltre il ferro siano stati forgiati nel collasso di stelle pesanti, un processo noto come supernova.