Inizialmente queste nubi di gas e polvere si trovano a una temperatura di circa 100°K(circa –170°C), inoltre la loro densità è di qualche centinaio di atomi per metro cubo, centinaia di volte superiore alla densità dello spazio circostante che è di appena qualche atomo per metro cubo. Sulla terra qualsiasi oggetto ha densità superiore di miliardi di atomi per metro cubo, il vuoto di queste nebulose è milioni di volte più “spinto” del più grande vuoto spinto creato con apparecchiature dell’alta tecnologia.

Questa fase, in cui la materia si sta addensando e iniziano le fusioni nucleari, è denominata fase T TAURI dal nome di una stella della costellazione del Toro in una simile condizione.

Per la grande estensione e massa di queste nebulose accade che, di solito, da un'unica nube si formino più di una stella. Queste stelle per la loro vicinanza rimangono unite dalla forza di gravità, e formano un “Ammasso aperto”. All’inizio le stelle che compongono gli ammassi aperti sono giovani e azzurre, con il passare del tempo gli ammassi aperti tendono ad aprirsi e a disgregarsi, in seguito alla diminuzione dell’effetto della forza di gravità che non riesce più a tenere unite la stelle.

La forza di gravità attira verso il nucleo le polveri e i gas della nebulosa, causando perciò una contrazione, che provoca, come abbiamo visto, un aumento della temperatura. Però se la massa iniziale non è sufficiente non si riuscirà a raggiungere la temperatura che inneschi il processo di fusione nucleare. Si formerà un oggetto chiamato “Nana Bruna”, una stella con temperatura piuttosto bassa(inferiore ai 3000°C), poco luminosa e di colore rossastro. Quantità di materia iniziale ancora più piccola possono formare degli oggetti simili a Giove e Saturno, cioè delle stelle mancate. Probabilmente se Giove avesse avuto una massa mille volte maggiore sarebbe divenuto una piccola stella. La composizione della sua atmosfera, infatti è simile alle altre stelle. Se la massa iniziale della nube è molto abbondante si formerà una Gigante Azzurra, se la massa iniziale è media si forma un stella come il Sole di colore giallo-arancio.

L'evoluzione delle stelle

Quando inizia il processo di fusione nucleare che trasforma l’idrogeno in elio fornendo così
energia, la stella entra nella fase evolutiva. Questa fase dura una decina di miliardi di anni.

Morte delle stelle

Tutte le stelle consumano l’idrogeno contenuto in esse fino al suo esaurimento. Nel momento in cui l’idrogeno finisce, resta il prodotto della combustione: l’elio. L’assenza dell’idrogeno è accompagnata dall’assenza della pressione della radiazione nucleare. Ora la gravità comprime la stella. La temperatura aumenta fino a raggiungere nel nucleo i 100milioni di gradi. La stella continua a contrarsi fino al momento in cui avviene la sua nuova “accensione” momentanea. Nel nucleo vengono raggiunte le temperature necessarie alla fusione dell’elio in carbonio e in ossigeno, un’altra reazione nucleare che richiede un’energia maggiore e libera energia minore.
Questo rappresenta un nuovo e breve equilibrio per la stella. Bruciando elio la temperatura è salita enormemente e la stella si è espansa. Lontano dal nucleo si innescano nuove reazioni nucleari, che fanno si che la stella si allarga e che diventi rossa per il rapido raffreddamento delle sue parti esterne a contatto con il vuoto cosmico. La stella è diventata una gigante rossa.

La gigante rossa è costituita da gusci concentrici in ognuno dei quali brucia un carburante diverso.

 

Stelle con massa medio-piccola

Essendo la massa della stella non eccessiva, la stella continuerà a bruciare elio ancora per qualche centinaio di anni.

Ma poiché la massa è relativamente ridotta, la forza di gravità non riesce a comprimere la stella in modo tale da aumentare la temperatura del nucleo a livelli ancora più elevati e non si innescano nuove reazioni nucleari.

 

La forza di gravità diventa di nuovo padrona della situazione e comprime la stella fino a farla raggiungere densità elevatissime e facendo salire gravemente la temperatura. In questo modo, però, la stella diventa molto piccola ed assume una colorazione bianco acceso. Si è appena formata una “Nana bianca”.

 

La nana bianca sopravvive nelle sue ultime fasi sotto un altro equilibrio che la spegnerà lentamente con il passare del tempo.
 

Se la massa iniziale della stella è molto più grande di quella del sole, la gravità prende il sopravvento sulle altre forze e nel nucleo si formano nuclei di ferro grazie alla fusione nucleare a catena che, sta volta non si ferma al carbonio ma prosegue fino al ferro, grazie alle temperatura superiori raggiunte. La stella comincia ad espandersi in modo incontrollabile divenendo una Supergigante rossa che viene ad avere un diametro grande quanto tutto il sistema solare. Arrivati a questo punto però i nuclei di ferro non possono essere più fusi, finché la loro fusione non genera energia, ma la assorbe. La catena di reazioni nucleari si interrompe. Non vi è emissione di energia perciò manca un contrasto alla forza di gravità e la stella subisce una compressione. La densità aumenta notevolmente fino a quando il nucleo è diventato stracolmo di atomi di ferro, la stella non regge più alla pressione della gravità ed esplode in modo terrificante gettando nello spazio tutto quello che aveva creato diventando una supernova. L’esplosione e l’immane temperatura generata da essa e le radiazioni emanate, sono in grado di creare anche atomi di oro e i restanti elementi della tavola periodica. Quel che rimane del nucleo stellare viene chiamato residuo di supernova.

Se la massa è compresa tre 1,4 e 3,4 masse solari si forma quella che viene detta stella a neutroni o pulsar, cioè il residuo dell’esplosione in uno stato particolare per la enorme forza di gravità. Gli atomi non esistono più in quanto tali, ma si spezzano e i protoni e gli elettroni si scontrano con grande energia formando i neutroni.

Se però la massa del residuo rimanente è maggiore di 3,4 masse solari si può creare un oggetto la cui forza di gravità è talmente forte da non far uscire nemmeno la luce: un buco nero. Per uscire da un campo gravitazionale è necessario superare una velocità critica che si chiama velocità di fuga. Noi sappiamo che la velocità della luce è di 300000 km/s, se la forza di gravità è così grande da imporre una velocità di fuga maggiore di 300000 km/s la luce non può andare nello spazio circostante ma ricade sull’oggetto. Un ipotetico pianeta che si trovasse vicino a un buco nero di massa simile a quella del Sole, ad una distanza di sicurezza gli orbiterebbe intorno proprio come fa la Terra con il Sole. Se però la distanza di sicurezza dovesse diminuire fino a un punto(orizzonte degli eventi) allora il pianeta sarebbe “risucchiato” dal buco nero e non potremmo sapere più che fine ha fatto, perché non potremmo più osservarlo. Difficilmente potremo sapere se una stella, tanto benevola nel creare materia, possa essere in grado di creare oggetti simili ad opporsi a ciò diminuendo quella massa oltre la quale la velocità della luce e la forza di gravità si contendono il primato di restare.