Nascita ed evoluzione delle stelle - IASF Palermo
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La nascita e<br />
l'<strong>evoluzione</strong> <strong>delle</strong><br />
<strong>stelle</strong><br />
Carlo Ferrigno<br />
<strong>IASF</strong>-CNR <strong>ed</strong> Università degli studi di <strong>Palermo</strong>
Di cosa parleremo<br />
Una breve storia <strong>delle</strong> costellazioni<br />
Identikit stellare: massa, dimensione, distanza...<br />
Da nebulose a palle di fuoco<br />
La vecchiaia <strong>delle</strong> <strong>stelle</strong><br />
La morte <strong>delle</strong> <strong>stelle</strong><br />
Cosa rimane?
Perché non guardiamo il<br />
cielo?<br />
Metà del mondo che ci circonda è il cielo<br />
Eppure noi uomini moderni siamo più interessati a guardare verso il<br />
basso che verso l'alto<br />
Sarà che il cielo è rischiarato dalle luci <strong>delle</strong> città che producono<br />
inquinamento luminoso<br />
Ma soprattutto siamo più staccati dal mondo naturale<br />
L'astronomia, a dispetto di ciò, fu forse la prima fra le scienze e<br />
quella che ancor oggi ha il maggior numero di appassionati (astrofili)
Il cielo come grande mistero<br />
I popoli antichi erano molto attenti al cielo<br />
Un grande mistero avvolgeva l'alternarsi del giorno e <strong>delle</strong> notte,<br />
l'apparire <strong>delle</strong> fiammelle nel cielo scuro e il movimento di alcune fra le<br />
tante fisse
Quando le prime<br />
costellazioni?<br />
Nell'antica cultura cinese il cielo era frammentato in una miriade di<br />
asterismi utili agli astrologi<br />
Comete, <strong>stelle</strong> nove che apparivano dovevano essere posizionate nel<br />
cielo e interpretate come segni per l'imperatore<br />
Ma le costellazioni che sono giunte fino a noi hanno origine nella<br />
Mesopotamia<br />
Le prime a noi note furono le costellazioni zodiacali<br />
Il loro apparire e scomparire vicino al sole era una misura dello<br />
scorrere <strong>delle</strong> stagioni<br />
Anche Sirio, la stella più luminosa del cielo, era importante in svariate<br />
culture tra cui l'Egizia
Quando le prime<br />
costellazioni?<br />
Sembra innato il tentativo di trovare<br />
affinità fra gruppi di <strong>stelle</strong> luminose e<br />
oggetti del mondo o del mito<br />
In molte culture le stesse <strong>stelle</strong> sono<br />
state raggruppate assieme<br />
Già 18000 anni fa in caverne abitate da<br />
uomini ci sono raffigurazioni dell'Orsa<br />
maggiore
Quando le prime<br />
costellazioni?<br />
La divisione fra i segni rispecchia la divisione fra le stagioni e le antiche<br />
cr<strong>ed</strong>enze sugli elementi fondamentali.<br />
Ma, seppur legata all'astronomia per nascita, l'astrologia ora è solo una<br />
cr<strong>ed</strong>enza ingenua e sobillatrice
Il passaggio<br />
La più antica testimonianza di costellazioni come noi le conosciamo ora fu<br />
trovata in Egitto<br />
Lo zodiaco di Dendera è una copia di quello mesopotamico<br />
Sono presenti anche le<br />
costellazioni classiche<br />
tramandate agli arabi prima di<br />
giungerci
Facciamo un salto di 1500<br />
anni<br />
Il grande astronomo Tycho Brahe (1546-1601)<br />
rifiutava l'idea che fosse la Terra a girare<br />
intorno al Sole perché non v<strong>ed</strong>eva il fenomeno<br />
della parallasse.<br />
Il suo modello misto fu adottato dai Gesuiti<br />
per confutare Galilei e a rigore non avevano<br />
torto<br />
Conoscendo la misura della terra si possono<br />
conoscere le distanze dei pianeti, ma le <strong>stelle</strong><br />
sono molto più distanti
Le distanze <strong>delle</strong> <strong>stelle</strong><br />
Per prima cosa si misurò la distanza del Sole poi ...<br />
Solo nel 1838 Fri<strong>ed</strong>rich Wilhelm Bessel misurò la prima parallase di<br />
una stella. La 61 Cyg che ora si sa essere a 11,4 anni luci da noi<br />
La stella più vicina è a 4,5 anni luce da noi, il suo angolo di<br />
parallasse è di 0,7 secondi d'arco, meno di 1/2000 del diametro della<br />
luna piena<br />
Se il sistema solare fosse in una stanza di 10 metri la prima stella si<br />
troverebbe a 100 km e il centro della Galassia a due volte la distanza<br />
della Luna<br />
1 anno luce = 9,46 x 10 15 m
Il cielo moderno e quello<br />
antico
Il raggio <strong>delle</strong> <strong>stelle</strong><br />
I raggi sono molto variabili e<br />
vanno da poche decine di km a<br />
quasi un miliardo di km<br />
Una misura diretta <strong>delle</strong> loro<br />
dimensioni reali è molto difficile: si<br />
usa l'interferometria<br />
Terra 6300 km, Sole 700 000 km
La luminosità <strong>delle</strong> <strong>stelle</strong><br />
Basiamoci sulla luminosità del Sole<br />
A terra arrivano 1400 W/m 2 /s<br />
Il Sole emette 3,9 x 10 26 W/s<br />
Le <strong>stelle</strong> hanno luminosità fra 10 -4 e 10 6 volte la luminosità del Sole<br />
ma quelle brillantissime sono poche<br />
In una galassia c'è circa un miliardo di <strong>stelle</strong>, quanto distanti devono<br />
essere per riuscire a v<strong>ed</strong>ere solo tre galassie a occhio nudo?
Le temperature <strong>delle</strong> <strong>stelle</strong><br />
Le <strong>stelle</strong> appaiono di colori<br />
diversi<br />
Le rosse sono più fr<strong>ed</strong>de le blu<br />
più calde<br />
le temperature vanno da 3000 a<br />
50000 K
Leghiamo le tre quantità<br />
Una semplice legge lega le tre<br />
quantità<br />
prec<strong>ed</strong>enti<br />
Ma un diagramma illustra<br />
meglio di tutto la loro<br />
relazione: il diagramma H-R
Le masse <strong>delle</strong> <strong>stelle</strong><br />
Il 99% della massa del sistema<br />
solare è contenuta nel Sole<br />
Misurare la massa <strong>delle</strong> <strong>stelle</strong> è<br />
possibile solo quando due o più<br />
sono legate dalla gravità<br />
Se si conosce la distanza si trova<br />
la luminosità e quindi le si<br />
raffronta al Sole<br />
Le masse vanno da 0.05 a 100<br />
volte la massa del sole<br />
Studiando l'orbita si determina il<br />
rapporto <strong>delle</strong> masse
Di cosa sono fatte le <strong>stelle</strong>?<br />
Se si scompone la luce con un prisma<br />
si v<strong>ed</strong>ono righe scure.<br />
Sono righe di assorbimento di<br />
elementi sulla superficie <strong>delle</strong> <strong>stelle</strong>.<br />
Le <strong>stelle</strong> sono all'80% H al 20% He<br />
con tracce di elementi più pesanti detti<br />
metalli<br />
Una sorta di codice a barre degli<br />
elementi.
L'<strong>evoluzione</strong> stellare
Come vivono le <strong>stelle</strong>?<br />
Sono tenute assieme dalla gravità<br />
Occorre qualcosa che le sorregga<br />
La pressione del plasma è il<br />
meccanismo<br />
Per avere pressione il plasma ha<br />
bisogno di essere caldo<br />
Energia prodotta al centro viene<br />
emessa in superficie
Perché brillano le <strong>stelle</strong><br />
Al centro il plasma si scalda<br />
naturalmente per autogravità<br />
Con un milione di gradi e la<br />
densità stellare ci sono reazioni di<br />
fusione nucleare<br />
Un nucleo di He è più leggero di<br />
4 protoni<br />
Convertita la massa residua in<br />
Energia
Usiamo il diagramma H-R<br />
Ammasso aperto<br />
Ammasso globulare
L’interno <strong>delle</strong> <strong>stelle</strong><br />
Nucleo dove si produce<br />
energia<br />
Zona radiativa<br />
Zona convettiva<br />
Fotosfera (visibile)<br />
Corona (plasma<br />
caldissimo)<br />
Un fotone dal centro<br />
impiega un milione di<br />
anni per uscire
Da dove vengono le <strong>stelle</strong>?<br />
Nelle galassie ci sono <strong>stelle</strong> e nebulose<br />
Le <strong>stelle</strong> si condensano dalle nebulose
La regione di formazione<br />
stellare di Orione
La formazione <strong>delle</strong> <strong>stelle</strong><br />
Non è chiaro come la nebulosa inizi a condensare<br />
Il gas interstellare non è viscoso e quindi bisogna introdurre<br />
artificiosamente dei sistemi per farlo collassare<br />
Dopo la formazione <strong>delle</strong> prime <strong>stelle</strong> prodigiosi venti stellari<br />
spazzano la zona circostante<br />
Si forma un grande numero di oggetti sub-stellari (nane brune)<br />
Si formano molte più <strong>stelle</strong> doppie che singole<br />
È difficile formare <strong>stelle</strong> massicce perché spazzano la regione di<br />
accrescimento e la massa instabile è piccola
Evoluzione<br />
La stella nasce quando la<br />
nebulosa si condensa<br />
abbastanza per innescare le<br />
reazioni nucleari<br />
L’<strong>evoluzione</strong> dipende dalla<br />
massa iniziale<br />
Le <strong>stelle</strong> più massicce sono<br />
più luminose e vivono meno<br />
Il Sole vivrà per altri 4,5 mld<br />
di anni: è di mezza età
La vecchiaia <strong>delle</strong> <strong>stelle</strong><br />
Cosa succ<strong>ed</strong>e quando<br />
l’idrogeno del nucleo finisce?<br />
Non c’è combustibile e il<br />
nucleo collassa<br />
Si forma struttura a cipolla<br />
Più una stella è massiccia<br />
più strati si formano<br />
Stadio finale (se raggiunto) è<br />
formazione del ferro
La vecchiaia <strong>delle</strong> <strong>stelle</strong><br />
Gli strati esterni si<br />
espandono mentre il<br />
nucleo si comprime<br />
La stella diventa una<br />
supergigante rossa (o blu)
Stelle di massa solare<br />
La stella migra sul<br />
diagramma H-R con un<br />
percorso preciso<br />
Alla fine espelle gli strati<br />
superficiali e rimane un<br />
nucleo caldissimo e piccolo<br />
(nana bianca)<br />
Rimangono anche le<br />
nebulose planetarie<br />
illuminate dal centro
Stelle massicce<br />
La stella migra sul<br />
diagramma H-R con un<br />
percorso preciso ma<br />
complicato<br />
Alla fine esplode emettendo<br />
in pochi secondi tanta<br />
energia quanta ne emette la<br />
galassia che la ospita<br />
Rimangono i resti di<br />
supernova e …
Oggetti compatti<br />
Al posto del nucleo originale<br />
rimangono <strong>stelle</strong> di neutroni o<br />
buchi neri<br />
Elettroni sono spinti sui protoni<br />
e formano neutroni<br />
Un cucchiaio di materia <strong>delle</strong><br />
NS pesa come un TIR: hanno<br />
raggio di 10 km<br />
Se nemmeno il nucleo sorregge<br />
la massa che collassa si forma<br />
un buco nero
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