Cosa succede dentro il Sole

Se il Sole fosse un falò, si sarebbe già spento da tempo: la combustione chimica libera troppo poca energia per grammo, e un combustibile grande quanto il Sole si esaurirebbe in migliaia di anni. Ma il Sole ha circa 4,6 miliardi di anni e ha percorso circa metà del suo cammino.

Funziona qualcosa di diverso. Il peso degli strati esterni comprime il centro, finché la materia lì è circa 150 volte più densa dell'acqua e la temperatura è di circa 15 milioni di gradi. In diversi passaggi, i nuclei di idrogeno si uniscono formando un nucleo di elio, leggermente più leggero della somma di quelli iniziali. La differenza si trasforma in luce: circa quattro milioni di tonnellate al secondo smettono di essere materia.

Succede lentamente. I protoni hanno la stessa carica e si respingono, e nemmeno 15 milioni di gradi bastano a farli scontrare direttamente: la fusione avviene per effetto tunnel quantistico, cioè per una rara coincidenza. In media, un singolo protone aspetta miliardi di anni prima di partecipare a una reazione. Per questo il Sole non divampa tutto in una volta, ma splende in modo costante.

Un metro cubo del nucleo solare emette in media circa 276 watt, più o meno quanto un cumulo di compost. Il Sole è abbagliante non per la potenza in un singolo punto, ma per le sue dimensioni: al suo interno ci sono così tanti metri cubi di questo tipo che, insieme, formano una stella.

A questo punto l'energia deve uscire. Il nucleo occupa circa un quarto del raggio, sopra di esso c'è la zona radiativa, che arriva fino al 70% del raggio, mentre il terzo esterno è convettivo. Lungo il percorso, la temperatura scende di quasi 3000 volte.

Gli strati sono disposti così per un motivo. Finché la materia è trasparente, il calore viene trasportato dalla radiazione. Avvicinandosi alla superficie, il gas si raffredda e diventa opaco, quindi la radiazione non riesce a passare: a quel punto si muove il gas stesso, quello caldo sale e quello raffreddato scende. Dall'esterno lo si vede come una trama granulosa: ogni «granulo» ha circa mille chilometri di diametro e dura circa dieci minuti.

Un fotone gamma proveniente dal nucleo viene quasi subito assorbito e riemesso, miliardi di volte, ogni volta in una direzione casuale. Le stime sul tempo necessario all'energia per raggiungere la superficie variano: da migliaia a centinaia di migliaia di anni. I 150 milioni di chilometri rimanenti fino alla Terra, invece, la luce li percorre in 8 minuti e 20 secondi.

Nessuno ha guardato dentro, ma esistono due vie indirette. I neutrini nascono nelle stesse reazioni e interagiscono con quasi nulla: lasciano il nucleo in un paio di secondi e arrivano ai rivelatori sulla Terra, fornendo un rapporto diretto dal centro. Inoltre il Sole produce suoni: la sua superficie oscilla e, dall'insieme delle frequenze, si ricavano la densità e la velocità del suono a varie profondità.