Stelle giganti

Le stelle giganti sono astri di dimensioni e luminosità significativamente superiori rispetto a quelle delle stelle di sequenza principale, generate dall'espansione di stelle in fase avanzata di evoluzione. Queste stelle possono variare in colore e temperatura, sono classificate come giganti rosse quando hanno temperature superficiali più basse e come giganti blu quando le loro temperature sono molto più elevate. Hanno temperature che variano tra 2500 K e 50000 K, ma la maggior parte ha temperature basse, intorno ai 5000 K. Avendo un volume molto alto, le stelle giganti sono molto luminose. Occupano una posizione alta nel diagramma Hertzsprung-Russell, al di sopra della sequenza principale, che indica stelle di grande dimensione e alta luminosità.

• Giganti rosse
  Sono le stelle giganti più fredde, con temperature intorno ai 5000 K e un colore tipico che va dal giallo scuro al rosso cupo. In genere, appartengono alle classi spettrali M e K. Le giganti rosse si caratterizzano per la fusione dell'elio o di elementi più pesanti nei loro nuclei, una fase che segue l'esaurimento dell'idrogeno nucleare e porta a un notevole aumento delle loro dimensioni in volume.
• Giganti blu
  Le giganti blu, meno comuni ma estremamente luminose, sono stelle di massa elevata che hanno lasciato la sequenza principale e si distinguono per le alte temperature superficiali e per la fusione di elementi pesanti. Sono le stelle giganti più calde con temperature superiori a 20000 K e un colore sfumato tra il bianco e il blu. In genere appartengono ai gruppi spettrali O e B.

Se la massa della stella gigante è superiore alle 20 masse solari, spesso si parla di supergigante o ipergigante. Anche in questo caso, le stelle supergiganti (o ipergiganti) si distinguono in rosse (le meno calde) e blu (le più calde) a seconda della loro temperatura. Alcuni esempi di stelle supergiganti sono le stelle Rigel e Canis Major.

Quando le stelle escono dalla sequenza principale e si avventurano nello stadio delle giganti, attraversano un periodo di forte instabilità caratterizzato da fluttuazioni nel volume, nella loro luminosità e temperatura. Queste variazioni sono il risultato del processo di adeguamento interno tra la forza di gravità, che tende a comprimerle, e la pressione di radiazione, che agisce in direzione opposta per espanderle.

L'evoluzione delle stelle giganti

Il destino finale delle giganti varia significativamente in base alla loro massa iniziale:

• Le stelle con meno di 8 masse solari
  Le stelle con massa inferiore a 8 masse solari diventano gradualmente meno luminose e più calde, fino a trasformarsi in nane bianche. Questo processo accade prevalentemente nelle giganti rosse. In futuro il Sole seguirà questo percorso, diventando una gigante rossa prima di finire la sua vita come nana bianca.
• Le stelle con più di 8 masse solari
  Le stelle con massa superiore a 8 masse solari subiscono contrazioni ed espansioni, con variazioni di luminosità e temperatura, fino a sviluppare un nucleo stratificato con materiali pesanti e, infine, esplodere in una supernova, eventi cosmici di immensa energia. Questa evoluzione si verifica in particolar modo nelle stelle giganti blu.

  Le stelle giganti blu, generalmente di massa elevata, seguono un percorso evolutivo diverso da quello che porta alla formazione di una nana bianca. Al termine della loro esistenza, dopo aver esaurito il combustibile nucleare nel loro nucleo, queste stelle tendono a concludere il loro ciclo vitale attraverso esplosioni di supernova, lasciando dietro di sé un resto stellare sotto forma di una stella di neutroni o di un buco nero, a seconda della massa originale della stella.

Questi processi di fine vita delle stelle giganti sono fondamentali per la distribuzione degli elementi chimici più pesanti nell'universo, perché arricchiscono il mezzo interstellare. Attraverso i venti stellari e le esplosioni di supernova, le stelle giganti disperdono materiali come carbonio, ossigeno, silicio e ferro, fondamentali per la formazione di nuove generazioni di stelle e di pianeti e per la vita stessa.