La temperatura all’interno delle stelle

Aggiornato il 31 Luglio 2020

Cara Alessia,
grazie per la domanda, che mette l’accento proprio su uno dei “rompicapo” più grandi della fisica solare!

Questo è esattamente uno dei due problemi (l’altro è la quantità  “anomala” di neutrini solari che arrivano a Terra, ormai compreso tramite il fenomeno dell’oscillazione dei “sapori” di queste particelle) che ha letteralmente attanagliato la comunità  dei fisici solari per molti decenni.
Diciamo subito che, a rigor di logica, come ben dici tu, sarebbe da attendersi una diminuzione di temperatura, procedendo verso l’esterno del Sole: i meccanismi di produzione di energia (fusione nucleare) sono infatti localizzati essenzialmente verso il centro della struttura. E in effetti, per buona parte, è così: la temperature centrale del Sole è di decine di milioni di gradi, per poi scendere progressivamente, procedendo verso l’esterno, fino ad attestarsi, sulla superficie dove vengono “rilasciati” i fotoni che ci permettono di vedere (“fotosfera”), a circa 6000 gradi Kelvin, ovvero la temperatura corrispondente, in buona sostanza, alle lunghezze d’onda del visibile.
Fin qui, tutto a posto, potremmo dire: tutto come atteso.
Il bello viene quando si passa dalla fotosfera alla parte ancora più esterna, detta “corona solare”. Le temperature nella corona infatti possono raggiungere e superare il milione di gradi! Evidentemente (e questo è il punto cruciale), queste altissime temperature indicano che è in gioco qualche altro fenomeno, oltre la trasmissione del calore prodotto all’interno, e trasmesso fino alla fotosfera.
Un articolo “di rassegna relativamente moderno, ancora riconosce la portata enorme del problema:

Il problema, te lo dico subito, è lungi dall’essere compiutamente compreso. Tuttavia si è abbastanza confidenti, ad oggi, che il riscaldamento sia dovuto a moti turbolenti a livello più superficiale. Un meccanismo tra quelli proposti vede il riscaldamento come il prodotto di onde (acustiche, o idrodinamiche) prodotte nelle zone più interne, che si propagano verso gli strati esterni rilasciando lì la loro energia. Un altro meccanismo ipotizzato vede come protagonista il campo magnetico, che intrappola una grande quantità  di energia poi rilasciata in “sbuffi” improvvisi quali i brillamenti solari.
Per essere del tutto sinceri, la ricerca è ancora in corso, perchè questi meccanismi qui appena delineati, non convincono del tutto gli studiosi: in particolare, sembra che debbano rilasciare energia prima di poter arrivare veramente alle altezze della corona solare. Dunque è ancora un “work in progress“, dove cose ormai chiare (il ruolo del campo magnetico e del plasma carico) si accostano a cose ancora poco comprese (la modalità  esatta con cui l’energia necessaria per spiegare queste temperature viene incanalata e rilasciata in gran parte a livello della corona, e non prima).
Se vuoi un dettaglio maggiore, ti consiglio un ottimo articolo uscito su Media INAF un paio di anni fa, che fa il punto sia sulle “certezze” che sulle “incertezze” di questo bizzaro fenomeno di “inversione termica”.
Per ultimo, non ti stupisca il fatto che sia una cosa poco compresa: considera che i fenomeni che avvengono nello strato superficiale del Sole (e delle stelle, in generale) per la loro intrinseca complessità  nella modellizzazione (si parla di plasma immerso in campi magnetici intensissimi), sono assai più ardui alla comprensione dello stesso nucleo stellare, relativamente più facile a capirsi, una volta noti i meccanismi della fusione nucleare.