Mu Cephei, la stella colossale

Sabato scorso abbiamo accolto a Lignan le tante persone che avevano prenotato le visite guidate e gli spettacoli in Osservatorio Astronomico e in Planetario, tutte rispettose delle indicazioni su mascherina, distanziamento e igienizzazione delle mani. Poche ore dopo, a seguito dell’entrata in vigore delle nuove misure per il contrasto alla pandemia, le iniziative per il pubblico nel nostro centro di ricerca e di cultura scientifica sono state sospese fino a data da destinarsi.

Riprenderemo le attività in presenza nelle nostre strutture solo quando potremo svolgerle garantendo la sicurezza di operatori e partecipanti, compatibilmente con l’evoluzione delle linee guida nazionali e regionali. Da novembre attiveremo nuove attività di didattica a distanza rivolte alle scuole. Se le condizioni ce lo permetteranno, non escludiamo di proporre anche appuntamenti di divulgazione, accessibili liberamente online. Vi invitiamo a seguirci su sito, social e a registrarvi alla nostra mailing list, per essere tempestivamente informati di ogni novità.

Confidando nella comprensione di chi ci segue e nella responsabilità di tutte e tutti nella situazione che stiamo affrontando da diversi mesi, rivolgiamo gli occhi al cielo, non (solo) in senso metaforico, per continuare insieme la nostra esplorazione degli astri.
Durante il mese di ottobre che si sta concludendo, l’autunno è entrato sempre più nel vivo, regalando meravigliosi spettacoli naturali in terra e in cielo. Per la parte inferiore del nostro panorama, per esempio, gli alberi hanno cambiato colore, abbandonando via via il verde per assumere le tinte del giallo, del rosso e dell’oro. Per la parte superiore, la durata del dì – la parte della giornata con il Sole sopra l’orizzonte – ha continuato ad accorciarsi, lasciando più tempo per l’osservazione del cielo notturno. Sono così salite alla ribalta, nelle prime ore delle notte, le costellazioni tipicamente autunnali. Tra tutte, non possiamo non ricordare quelle di Balena, Pegaso, Andromeda, Perseo, Cassiopea e Cefeo, elencate approssimativamente in ordine spaziando con lo sguardo da sud a nord A essere precisi, Cassiopea e Cefeo sono circumpolari, cioè sono abbastanza prossime al Polo nord celeste da essere visibili in ogni notte dell’anno alle nostre latitudini; tuttavia, appaiono più alte sopra l’orizzonte, quindi meglio visibili, proprio in autunno.

Abbiamo citato queste costellazioni perché sono collegate tra loro da uno dei miti celesti più appassionanti, quasi una favola della buona notte, che ci è giunta direttamente dai tempi degli antichi Greci e che non possiamo esimerci dal raccontarvi. Pronti per cominciare?

C’era una volta Cassiopea, regina d’Etiopia, che un giorno ebbe l’infausta idea di vantarsi di essere più bella delle Nereidi, le ninfe del mare. Secondo una versione alternativa, si vantò che sua figlia, la giovane principessa Andromeda, fosse più bella di loro; in un terza versione, si vantò che entrambe, madre e figlia, fossero più belle… Non dobbiamo sorprenderci che ci siano varianti per una storia che è stata tramandata soprattutto oralmente nel corso di oltre un paio di millenni. Quel che conta è che le Nereidi vennero a saperlo e non presero bene che ci fossero mortali che pretendessero di surclassarle in bellezza.
Se ne lamentarono con Poseidone, la divinità del mare che i Romani chiamavano Nettuno, e gli chiesero di punire la regina per la sua vanità. Allora Poseidone mandò un mostro marino a devastare le coste del regno, scatenando terribili ondate che impedivano ai pescatori di uscire con le barche e travolgevano chi s’avventurava vicino alla costa del regno d’Etiopia. Il re Cefeo, marito della regina Cassiopea e padre della principessa Andromeda, si rivolse all’oracolo di Apollo per sapere come placare l’ira di Poseidone. L’oracolo predisse che l’unico modo era sacrificare Andromeda, dandola in pasto al mostro. Cefeo si trovò davanti a un terribile dilemma: salvare i sudditi perdendo per sempre la figlia oppure risparmiare Andromeda costringendo il suo popolo a soffrire e patire la fame?

La situazione venne risolta, si fa per dire, dalla principessa stessa, che con grande coraggio si offrì volontariamente per il sacrificio. Temendo di fuggire per la paura alla vista del mostro, chiese di essere incatenata a uno scoglio. Così fu fatto, tra le lacrime strazianti di Cassiopea che non si perdonava di essere stata così incauta. Il mostro vide Andromeda, si diresse verso la giovane e stava per divorarla, quando (suspense) arrivò Perseo. Quest’ultimo, dovete sapere, di mestiere faceva l’eroe. Era reduce dallo scontro con Medusa, il cui sguardo pietrificava – in senso letterale, trasformava in pietra! — chiunque la guardasse negli occhi. Con uno stratagemma e l’aiuto degli dei a lui favorevoli, Perseo era riuscito a tagliare la testa di Medusa, che aveva riposto in un sacco che portava con sé: infatti il sortilegio funzionava anche con Medusa morta. Dal sangue zampillante dal collo della Medusa era inoltre nato Pegaso, un cavallo alato. Perseo gli era subito salito in groppa e insieme avevano iniziato a viaggiare alti come le nubi. Durante il volo, aveva visto da lontano Andromeda in procinto di essere crudelmente mangiata dal mostro. Essendo eroe di professione, non ci pensò due volte a intervenire: Perseo tirò fuori dal sacco la testa della Medusa, il mostro la guardò incuriosito e così facendo si trasformò in roccia. Il regno d’Etiopia era salvo, Andromeda era viva e ovviamente s’innamorò di Perseo, che la chiese in sposa.

Se fosse una favola, diremmo che tutti vissero felici e contenti. Trattandosi di un mito greco, invece, seguirono tragedie assortite. Che però non c’interessano perché non sono descritte in cielo, al contrario della vicenda appena narrata. Si tratta di una storia coinvolgente, che sembra quella di un film con le costellazioni per protagoniste (la Balena è il nome moderno della costellazione che rappresenta il mostro marino). Ha davvero tutte le caratteristiche dei blockbuster moderni: effetti speciali, colpi di scena, tensioni di famiglia, storia d’amore… Infatti ci hanno tratto ben due film di relativo successo: Scontro di titani nel 1981 e Scontro tra titani nel 2010.

Con una così ampia porzione del cielo autunnale coinvolta, sono moltissimi gli oggetti celesti meritevoli di attenzione in queste costellazioni. Segnaliamo per esempio le stelle doppie Almach in Andromeda e Achird in Cassiopea, il Doppio Ammasso di Perseo, la Galassia di Andromeda che, quando il meteo è favorevole e non splende la Luna piena, è visibile a occhio nudo come un debole batuffolo di luce nel cielo scuro di Saint-Barthélemy, il primo Starlight Stellar Park in Italia, riconosciuto dall’UNESCO.

La nostra scelta cade però sulla stella Mu Cephei. Come dite, non l’avete mai sentita nominare? In effetti si tratta di una stellina non appariscente, al punto da venire indicata come una lettera greca: la stella “mu” della costellazione di Cefeo. Le è attribuito anche il nome Erakis, di origine araba, ma probabilmente si tratta di un errore di trascrizione da antichi cataloghi.
Perché ne parliamo? Perché, grazie agli studi della moderna astrofisica, oggi sappiamo che Mu Cephei è una stella rossa supergigante o forse addirittura ipergigante, oltre mille volte più grande del Sole.
Le misure della sua distanza non sono molto concordi, andando da 2.000 a 6.000 anni luce. In ogni caso, per essere visibile a occhio nudo da tali distanze deve trattarsi di una stella molto luminosa, dell’ordine di 100.000 volte la luminosità del Sole nel visibile. Questa stima dipende, oltre che dalla distanza, anche dall’estinzione dovuta alle polveri presenti sul piano della nostra galassia. Infatti la costellazione di Cefeo è attraversata dalla striscia della Via Lattea, quindi guardando in direzione di questa costellazione attraversiamo con il nostro sguardo il piano galattico. Lì sono concentrate polveri che assorbono la luce visibile, quindi Mu Cephei, già debole perché distante, ci appare ancora meno brillante a causa di questa schermatura, tanto maggiore quanto più distante è per davvero la stella.

Poi c’è il colore, così rossastro che William Herschel la chiamò “the Garnet Star”, ovvero “la Stella Granata”. Rosso vuol dire che la temperatura superficiale è bassa, nello specifico intorno ai 3.800 °C. Questo ha due implicazioni importanti. La prima è che la maggior parte dell’energia emessa da Mu Cephei cade non nella luce visibile, bensì nell’infrarosso. Considerando anche l’energia irraggiata nello spazio in questa regione dello spettro elettromagnetico, la luminosità complessiva della stella raggiunge valori ancora più ragguardevoli, tra 300.000 e addirittura 500.000 volte quella del Sole. La seconda ha a che fare con il suo raggio. Le stelle meno calde emettono poca luce per unità di superficie, per cui tutte le volte che una stella fredda è intrinsecamente molto luminosa, come è il caso di Mu Cephei (altrimenti non la vedremmo da quella distanza!), vuol dire che è grandissima! Infatti la poca luce emessa per unità di superficie si traduce in una grande luminosità solo se la superficie che emette è enorme.
Anche se l’incertezza sulla distanza si traduce in un’incertezza sul raggio, le stime convergono su valori compresi tra le 1.000 e le 1.600 volte il raggio del Sole, il che rende Mu Cephei una tra le stelle più grandi che possiamo vedere a occhio nudo. Anzi, forse è proprio la più grande stella visibile a occhio nudo: il “forse” sta a significare che, come detto, vi sono incertezze sulla distanza e sul raggio di questa stella e di altre supergiganti colossali, ma Mu Cephei è la migliore candidata a questo record speciale. Sappiamo che ci sono stelle ancora più grandi, ma solo gli astronomi possono ammirarle, perché servono telescopi e altri strumenti. Mu Cephei, invece, è alla portata di tutti, sapendo dove guardare e avendo a disposizione un cielo buio come quello di Saint-Barthélemy.

Considerando la possibilità più estrema, il diametro di Mu Cephei sarebbe pari a oltre due miliardi di km. Di fronte a numeri così grandi, fatichiamo a figurarci che cosa significhino esattamente. Per questo il nostro esperto di astrofisica stellare, il ricercatore Davide Cenadelli, ha inventato un brillante confronto, capace di darci un’idea di quanto gigantesco sia questo astro.

Per fare il giro della Terra (12.700 km di diametro), un aereo di linea impiega, soste escluse, circa 2 giorni. Alla stessa velocità, per fare il giro del Sole (1.400.000 km di diametro) impiegherebbe 6 mesi. E per fare il giro di Mu Cephei (2.250.000.000 km circa)? Addirittura 800 anni! Sarebbero comunque 500 anni se il diametro fosse ‘solo’ mille volte il Sole. Il nostro cosmologo Lorenzo Pizzuti ama immaginare le generazioni e generazioni che si susseguono dentro quell’aereo senza che abbia concluso una sola circumnavigazione… Spiazzante e angosciante come un episodio della famosa serie televisiva Ai confini della realtà!

Concludiamo con una notazione sulla massa, ovvero la quantità di materia che forma la stella. Mu Cephei ha una massa pari a quasi 20 volte quella del Sole ed è una stella evoluta, cioè nella fase finale della sua esistenza. La sua età attuale è stimabile in 10 milioni di anni ed è destinata ad esplodere come supernova entro un milione di anni circa. Sarà un gran finale degno della più grande supergigante visibile a occhio nudo in tutto il cielo.

L’articolo è stato realizzato in collaborazione con l’Associazione L’Officina del Planetario che gestisce il Civico Planetario “Ulrico Hoepli” di Milano (lofficina.eu).