LE STELLE DI STAR TREK...NELLA REALTA'


Vi capita mai di chiedervi se qualche oggetto astronomico citato nei film o nelle serie televisive di fantascienza esiste veramente? In questa rubrica andremo ad analizzare, di volta in volta, alcune delle stelle direttamente o indirettamente presenti nella nota serie televisiva "Star Trek" e nei rispettivi film, andando ad indagare la fattibilità degli scenari descritti (censimento nei cataloghi astronomici, tipo spettrale, età, massa, luminosità, distanza dal Sistema Solare, stelle compagne, range zona abitabile, esopianeti). Confrontando le descrizioni riportate negli episodi della serie analizzeremo quanto corrisponde alla realtà e quanto alla fantascienza.

2025 / 12 / 18

LE STELLE DI STAR-TREK...NELLA REALTA: per il nuovo numero di questa rubrica oggi proponiamo la stella Epsilon Eridani che nella Serie Classica di Star Trek è il fulcro di un sistema stellare in cui si trova a orbitare un esopianeta di fantasia chiamato Axanar. Tale pianeta, nella serie televisiva (Ep. Fight or Flight/Vincere la paura , 2001, Whom Gods Destroy/Il sogno di un folle, 1969), ospita una specie umanoide, gli Axanar, dal sangue verde costituito da molecole simili ad amminoacidi. Nell’immaginazione degli autori della serie Axanar orbita attorno a un sistema binario costituito da due stelle di classe K ovvero nane arancioni. Nella realtà, ε Eridani non si accompagna a una stella gemella ma è, in effetti, una nana giallo-arancione solitaria, lontana 10,5 anni-luce dal Sistema Solare. Andiamo allora a conoscere la stella ε Eridani e cerchiamo di capire se un pianeta come quello descritto nella serie possa essere, in linea teorica, plausibile o meno e a che distanza dovrebbe trovarsi rispetto all’astro del suo del sistema stellare per ospitare la vita.


Iniziamo dunque con il dire che ε Eridani viene anche chiamata Ran, prendendo a prestito il nome da una divinità marina del pantheon norreno. Essa ha un diametro medio di 1.030.000 km, dunque circa 0,7 volte quello del Sole. Si tratta di una stella di sequenza principale, di tipo spettrale K2 (ca. 5.000 K). La zona abitabile di questo astro va da un minimo di 0,54 unità astronomiche (AU) a un massimo di 0,96 AU (dmin = [√ (0,32/1)] x 0,95 = 0,54 UA e dmax = [√ (0,32/1)] x 1,7 = 0,96 UA), dove 1 AU corrisponde a 150 milioni di chilometri. Epsilon Eridani ha una luminosità che è circa 0,3 volte il Sole (cioè meno di un terzo rispetto alla nostra stella), una massa pari a 0,8 volte il Sole e un’attività magnetica piuttosto spinta, come la maggior parte delle stelle di piccola massa e bassa temperatura. Indagini condotte nell’infrarosso dai telescopi spaziali Hubble e James Webb a oggi non hanno fornito alcuna evidenza diretta della presenza di un esopianeta orbitante attorno a questa stella, anche se alcuni studi hanno ipotizzato la presenza di un pianeta a 3,5 AU da ε Eridani (con periodo di rivoluzione di 7,3 anni terrestri) e a questo è stato assegnato il nome: ε Eridani b o AEgir (il nome di un gigante signore del mare, che nella mitologia norrena è lo sposo di Rán). Certa è, invece, la presenza di un disco di polveri attorno a ε Eridani e anche una zona di detriti, più esterna.


Se gli astronomi discutono ancora circa la possibile presenza di un esopianeta in orbita attorno a ε Eridani in Star Trek, invece, tutto è già risolto: gli autori della serie televisiva immaginano lì un corpo celeste ospitante gli Axanar, indigeni umanoidi che respirano azoto e metano a una temperatura di -20°C. Con queste indicazioni di base potremmo provare a immaginare il loro pianeta come provvisto di un’atmosfera di densità simile a quella terreste e un ambiente complessivamente piuttosto freddo, o per lo meno molto più freddo rispetto alla Terra che ha una temperatura media di circa 15°C. Supponendo che -20°C sia la temperatura media di questo pianeta e ricordandoci che ε Eridani è più piccola e meno luminosa del Sole, ma con attività magnetica maggiore (fattore letale per forme di vita), e che la sua zona abitabile si attesta tra 0,54-0,96 AU, si potrebbe pensare che questo esopianeta risieda nella parte più esterna della fascia di abitabilità. Immaginiamo, dunque, che Axanar abbia una massa simile a quella terrestre e un’albedo vicino per valori a quello della Terra (0.3): un tale pianeta potrebbe orbitare a circa 0,75 AU dalla sua stella, la cui massa è pari a 0,8 volte il Sole. A questa distanza da ε Eridani il suo periodo orbitale sarebbe di circa 0,7 anni cioè otto mesi. Axanar si presenterebbe dunque come un pianeta piuttosto diverso dalla Terra. Una temperatura media di -20°C manterrebbe il pianeta in un perenne inverno ghiacciato. Inoltre, la sua atmosfera sembra composta per la maggior parte da azoto e metano, dunque più simile a quella di una versione riscaldata di Titano (luna nebbiosa di Saturno, perennemente avvolta in una foschia arancione) o a quella del nostro pianeta prima dell’ossigenazione. Per confronto, ricordiamo che l’atmosfera terrestre attuale è composta per il 78% di azoto, 21% di ossigeno, 0,9 % di argon e altri gas: anidride carbonica, vapore acqueo (nella Troposfera), metano, ozono (nella Stratosfera).


Che dire? Buon per i fantasiosi Anaxar di Star Trek, che si sono adattati a vivere in un tale contesto, ma se questo pianeta fosse realmente esistito non sarebbe stato di certo la nostra miglior meta turistica.


Gigliola Antonazzi (CSAAT)

2025 / 12 / 09

LE STELLE DI STAR-TREK...NELLA REALTA: prima protagonista di questa nuova rubrica è Menkar  (α Ceti), presente nel film "Star Trek - L'ira di Khan". Nella serie si immagina che attorno a questa stella sia presente un pianeta chiamato "Ceti Alpha V", divenuto inabitabile a seguito di gravi mutamenti climatici indotti da una deviazione della sua orbita, causata dell’esplosione di un altro pianeta presente nello stesso sistema.


La stella chiamata α Ceti, il cui nome proprio è Menkar, è una stella autentica: una gigante rossa per la quale, fino a qui, non è confermato alcun esopianeta. La zona abitabile di questa stella si troverebbe a decine di unità astronomiche (UA) dalla stella, approssimativamente tra 40 e 60 UA.


Se il pianeta di fantasia Ceti  Alpha V si trovasse effettivamente nella zona abitabile reale di Menkar (circa 40–60 AU), esso avrebbe:


  • un anno molto lungo (dell’ordine di centinaia di anni terrestri)
  • un cielo dominato da un enorme disco stellare rossastro
  • condizioni di formazione e clima molto diversi da quelli terrestri
  • una finestra abitabile relativamente recente e limitata, dell’ordine di qualche decina di milioni di anni, generalmente troppo breve per lo sviluppo di una vita nativa complessa, anche se gli eventuali abitanti potrebbero essere colonizzatori e non originari.


Infine, va ricordato che i pianeti rocciosi non esplodono, come invece può accadere alle stelle. Un evento cataclismatico capace di distruggerne uno, o di provocare ciò che nel film è descritto come un’esplosione, richiederebbe energie enormi. Gli studi astronomici non hanno osservato esplosioni spontanee di pianeti, dunque tale accadimento riportato nel film non sarebbe possibile nella realtà.


La stella Menkar (α Ceti): le caratteristiche spettrali indicano che questo è un astro dalla massa 2-3 volte maggiore di quella del Sole ma dalla temperatura superficiale relativamente bassa, intorno ai 3.500-3.700 K. Tali evidenze classificherebbero Menkar tra le cosiddette “giganti rosse”, che sono stelle evolute.


Il raggio di Menkar è circa 100 volte quello del Sole e di conseguenza, pur trattandosi di una stella molto fredda, la sua superficie emissiva è enorme, portando la stella ad emettere ca. 1.700 volte il Sole nel campo visibile dello spettro elettromagnetico. Ma questa è solo una piccola frazione dell’energia totale (che si dice bolometrica, ovvero emessa a tutte le frequenze) diffusa dalla stella: essendo fredda, infatti, l’emissione energetica di α Ceti è concentrata nell’infrarosso (il 95% e più del totale).


Date le caratteristiche fisiche sopra elencate, vi è tutta una serie di conseguenze per la “fascia di abitabilità” di tale stella. In primis, è facile comprendere che l'elevata luminosità intrinseca (1.700 volte quella del Sole) porta la sua fascia di abitabilità a una distanza molto maggiore rispetto a quella del Sole.


Come fare a calcolare tale range, espresso in Unità Astronomiche (UA)? Bisogna tenere conto della suddetta luminosità intrinseca della stella (1.700 x il Sole per Menkar) rispetto a quella del Sole (il cui valore è 1); oltre questo, va considerata la fascia di abitabilità per il Sole, convenzionalmente definita tra 0,95 UA e 1,7 UA (1 UA corrisponde a 150 MLN di km).


Per calcolare il range (distanza minima e massima della fascia di abitabilità) di α Ceti , si inseriscono i valori della luminosità intrinseca e dei due valori min. e max. per il Sole nelle formule approssimate dmin = [√ (1.700/1)]x0,95 = 39 UA e dmax = [√ (1.700/1)]x1,7 = 70 UA: quindi il range approssimativo della fascia di abitabilità di Menkar si estende da 39 UA a 70 UA (per confronto, Nettuno orbita indicativamente a 30 UA dal Sole).


In quel range, un qualsiasi pianeta lì presente riceverebbe un flusso energetico simile a quello ricevuto dalla Terra (come accennato sopra, nel Sistema Solare alla medesima distanza risiedono tutti gli oggetti trans-nettuniani: parliamo quindi della Fascia di Kuiper, Plutone incluso).


Trattandosi di una stella evoluta, non è da escludere che l'espansione di Menkar all’attuale stadio di gigante rossa abbia inghiottito eventuali pianeti che in precedenza orbitavano vicino alla stella, come quelli che si trovavano nella fascia di abitabilità quando essa era “una stella di sequenza principale”, ovvero molto simile al Sole.


Il problema di queste stelle (le giganti rosse) è che si trovano in una fase evolutiva avanzata e instabile (come tutte le stelle uscite dalla “sequenza principale”). Un eventuale pianeta, come l’ipotetico Ceti Alpha V del film di Star Trek, che si trovasse nella fascia di abitabilità di Menkar, molto probabilmente non avrebbe tempo sufficiente allo sviluppo della vita. Anche se l’emissione ultravioletta delle giganti rosse è quasi nulla, tale caratteristica potrebbe influenzare negativamente le reazioni chimiche che portano all'origine della vita. Inoltre, la luminosità di una gigante rossa può variare significativamente, causando cambiamenti climatici estremi (periodi di congelamento e ebollizione), rendendo quindi difficile per l’acqua mantenere lo stato liquido sulla superficie di un pianeta. Questa caratteristica potrebbe essere, in effetti, quella descritta dal film per Ceti Alpha V, un pianeta ormai privo di acqua.


Ad ogni modo, nonostante anche α Ceti abbia la sua fascia di abitabilità (come ogni stella, d’altronde), è improbabile che un pianeta in orbita attorno ad essa sia abitabile, proprio a causa dell'instabilità della stella conseguente la sua attuale fase evolutiva.


Roberto Furlan, Stefano Schirinzi, Gigliola Antonazzi (CSAAT)