Una volta o l'altra, tutti gli appassionati di scienza hanno ascoltato le famigerate parole del defunto Carl Sagan: "Siamo fatti di materiale stellare". Ma cosa significa esattamente? In che modo le colossali sfere di plasma, che bruciavano avidamente il loro combustibile nucleare in un tempo e in uno spazio lontani, potevano svolgere un ruolo nel generare la vasta complessità del nostro mondo terrestre? Com'è possibile che "l'azoto nel nostro DNA, il calcio nei nostri denti, il ferro nel nostro sangue, il carbonio nelle nostre torte di mele" avrebbe potuto essere forgiato così profondamente nel cuore di questi enormi giganti stellari?
Non sorprende che la storia sia allo stesso tempo elegante e profondamente stimolante.
Tutte le stelle provengono da umili origini: un gigantesco ammasso rotante di gas e polvere. La gravità spinge la nuvola a condensarsi mentre gira, turbinando in una sfera di materiale sempre più fitta. Alla fine, la futura stella diventa così densa e calda che le molecole di idrogeno nel suo nucleo si scontrano e si fondono in nuove molecole di elio. Queste reazioni nucleari rilasciano potenti esplosioni di energia sotto forma di luce. Il gas brilla intensamente; è nata una stella.
Il destino finale della nostra stella nascente dipende dalla sua massa. Le stelle più piccole e leggere bruciano però l'idrogeno nel loro nucleo più lentamente delle stelle più pesanti, brillando un po 'più debolmente ma vivendo vite molto più lunghe. Nel tempo, tuttavia, la caduta dei livelli di idrogeno al centro della stella provoca meno reazioni di fusione dell'idrogeno; un minor numero di reazioni di fusione dell'idrogeno significa meno energia e quindi una minore pressione esterna.
Ad un certo punto, la stella non riesce più a mantenere la tensione che il suo nucleo ha sostenuto contro la massa dei suoi strati esterni. La gravità inclina la scala e gli strati esterni iniziano a cadere verso l'interno sul nucleo. Ma il loro collasso riscalda le cose, aumentando la pressione centrale e invertendo il processo ancora una volta. Un nuovo guscio che brucia idrogeno viene creato appena fuori dal nucleo, ristabilendo un cuscinetto contro la gravità degli strati superficiali della stella.
Mentre il nucleo continua a condurre reazioni di fusione dell'elio a bassa energia, la forza del nuovo guscio che brucia idrogeno spinge all'esterno della stella, facendo gonfiare sempre più gli strati esterni. La stella si espande e si raffredda in un gigante rosso. I suoi strati esterni alla fine sfuggiranno del tutto alla forza di gravità, fluttuando nello spazio e lasciandosi dietro un piccolo nucleo morto: un nano bianco.
Occasionalmente anche le stelle più pesanti vacillano nella lotta tra pressione e gravità, creando nuovi gusci di atomi da fondere nel processo; tuttavia, a differenza delle stelle più piccole, la loro massa in eccesso consente loro di continuare a formare questi strati. Il risultato è una serie di sfere concentriche, ciascuna conchiglia contenente elementi più pesanti di quella che la circonda. L'idrogeno nel nucleo dà origine all'elio. Gli atomi di elio si fondono per formare carbonio. Il carbonio si combina con l'elio per creare ossigeno, che si fonde nel neon, quindi magnesio, quindi silicio ... attraverso la tavola periodica fino al ferro, dove termina la catena. Tali enormi stelle agiscono come una fornace, guidando queste reazioni attraverso la pura energia disponibile.
Ma questa energia è una risorsa limitata. Una volta che il nucleo della stella diventa una solida sfera di ferro, non può più fondere elementi per creare energia. Come nel caso delle stelle più piccole, un minor numero di reazioni energetiche nel nucleo delle stelle pesanti significa una minore pressione esterna verso la forza di gravità. Gli strati esterni della stella inizieranno quindi a collassare, accelerando il ritmo della fusione di elementi pesanti e riducendo ulteriormente la quantità di energia disponibile per sostenere quegli strati esterni. La densità aumenta esponenzialmente nel nucleo che si restringe, unendo così strettamente i protoni e gli elettroni che diventa un'entità completamente nuova: una stella di neutroni.
A questo punto, il nucleo non può diventare più denso. Gli enormi gusci esterni della stella - ancora cadendo verso l'interno e ancora pieni zeppi di elementi volatili - non hanno più posto dove andare. Si schiantano contro il nucleo come una piattaforma petrolifera che si schianta contro un muro di mattoni e scoppia in una mostruosa esplosione: una supernova. Le straordinarie energie generate durante questa esplosione consentono infine la fusione di elementi ancora più pesanti del ferro, dal cobalto fino all'uranio.
L'energica onda d'urto prodotta dalla supernova si sposta nel cosmo, erogando elementi pesanti sulla sua scia. Questi atomi possono successivamente essere incorporati in sistemi planetari come i nostri. Date le giuste condizioni - per esempio, una stella adeguatamente stabile e una posizione all'interno della sua Zona Abitabile - questi elementi forniscono i mattoni per la vita complessa.
Oggi, le nostre vite quotidiane sono rese possibili da questi stessi atomi, forgiati molto tempo fa nella vita e nella morte di massicce stelle. La nostra capacità di fare qualsiasi cosa: svegliarci da un sonno profondo, goderci un delizioso pasto, guidare una macchina, scrivere una frase, aggiungere e sottrarre, risolvere un problema, chiamare un amico, ridere, piangere, cantare, ballare, correre, saltare e giocare - è governato principalmente dal comportamento di minuscole catene di idrogeno combinate con elementi più pesanti come carbonio, azoto, ossigeno e fosforo.
Altri elementi pesanti sono presenti in quantità minori nel corpo, ma sono altrettanto importanti per il corretto funzionamento. Ad esempio, calcio, fluoro, magnesio e silicio lavorano a fianco del fosforo per rafforzare e far crescere ossa e denti; sodio ionizzato, potassio e cloro svolgono un ruolo vitale nel mantenimento dell'equilibrio idrico e dell'attività elettrica del corpo; e il ferro comprende la porzione chiave dell'emoglobina, la proteina che fornisce ai nostri globuli rossi la capacità di fornire l'ossigeno che inaliamo al resto del nostro corpo.
Quindi, la prossima volta che stai vivendo una brutta giornata, prova questo: chiudi gli occhi, fai un respiro profondo e contempla la catena di eventi che collega il tuo corpo e la tua mente a un luogo lontano miliardi di anni luce, nel profondo dei lontani spazio e tempo. Ricorda che le stelle enormi, molte volte più grandi del nostro sole, hanno trascorso milioni di anni a trasformare l'energia in materia, creando gli atomi che compongono ogni parte di te, la Terra e tutti quelli che hai mai conosciuto e amato.
Noi esseri umani siamo così piccoli; eppure, la delicata danza delle molecole ricavate da questa materia stellare dà origine a una biologia che ci consente di meditare sul nostro Universo più ampio e su come siamo arrivati a esistere. Lo stesso Carl Sagan lo ha spiegato meglio: “Alcune parti del nostro essere sanno che questo è da dove veniamo. Desideriamo ardentemente tornare; e possiamo, perché anche il cosmo è dentro di noi. Siamo fatti di materiale stellare. Siamo un modo per il cosmo di conoscere se stesso. "
