La nascita e l`evoluzione delle stelle

La nascit a e
l'evoluzione delle
st elle
Carlo Ferrigno
IASF-CNR ed Università degli studi di Palermo
Di cosa parlerem o
Una breve storia delle costellazioni
Identikit stellare: massa, dimensione, distanza...
Da nebulose a palle di fuoco
La vecchiaia delle stelle
La morte delle stelle
Cosa rimane?
Perché non guardiam o il
cielo?
Metà del mondo che ci circonda è il cielo
Eppure noi uomini moderni siamo più interessati a guardare verso il
basso che verso l'alto
Sarà che il cielo è rischiarato dalle luci delle città che producono
inquinamento luminoso
Ma soprattutto siamo più staccati dal mondo naturale
L'astronomia, a dispetto di ciò, fu forse la prima fra le scienze e
quella che ancor oggi ha il maggior numero di appassionati (astrofili)
Il cielo com e grande m ist ero
I popoli antichi erano molto attenti al cielo
Un grande mistero avvolgeva l'alternarsi del giorno e delle notte,
l'apparire delle fiammelle nel cielo scuro e il movimento di alcune fra le
tante fisse
Quando le prim e
cost ellazioni?
Nell'antica cultura cinese il cielo era frammentato in una miriade di
asterismi utili agli astrologi
Comete, stelle nove che apparivano dovevano essere posizionate nel
cielo e interpretate come segni per l'imperatore
Ma le costellazioni che sono giunte fino a noi hanno origine nella
Mesopotamia
Le prime a noi note furono le costellazioni zodiacali
Il loro apparire e scomparire vicino al sole era una misura dello
scorrere delle stagioni
Anche Sirio, la stella più luminosa del cielo, era importante in svariate
culture tra cui l'Egizia
Quando le prim e
cost ellazioni?
Sembra innato il tentativo di trovare
affinità fra gruppi di stelle luminose e
oggetti del mondo o del mito
In molte culture le stesse stelle sono
state raggruppate assieme
Già 18000 anni fa in caverne abitate da
uomini ci sono raffigurazioni dell'Orsa
maggiore
Quando le prim e
cost ellazioni?
La divisione fra i segni rispecchia la divisione fra le stagioni e le antiche
credenze sugli elementi fondamentali.
Ma, seppur legata all'astronomia per nascita, l'astrologia ora è solo una
credenza ingenua e sobillatrice
Il passaggio
La più antica testimonianza di costellazioni come noi le conosciamo ora fu
trovata in Egitto
Lo zodiaco di Dendera è una copia di quello mesopotamico
Sono presenti anche le
costellazioni classiche
tramandate agli arabi prima di
giungerci
Facciam o un salt o di 1500
anni
Il grande astronomo Tycho Brahe (1546-1601)
rifiutava l'idea che fosse la Terra a girare
intorno al Sole perché non vedeva il fenomeno
della parallasse.
Il suo modello misto fu adottato dai Gesuiti
per confutare Galilei e a rigore non avevano
torto
Conoscendo la misura della terra si possono
conoscere le distanze dei pianeti, ma le stelle
sono molto più distanti
Le dist anze delle st elle
Per prima cosa si misurò la distanza del Sole poi ...
Solo nel 1838 Friedrich Wilhelm Bessel misurò la prima parallase di
una stella. La 61 Cyg che ora si sa essere a 11,4 anni luci da noi
La stella più vicina è a 4,5 anni luce da noi, il suo angolo di
parallasse è di 0,7 secondi d'arco, meno di 1/2000 del diametro della
luna piena
Se il sistema solare fosse in una stanza di 10 metri la prima stella si
troverebbe a 100 km e il centro della Galassia a due volte la distanza
della Luna
1 anno luce = 9,46 x 1015 m
Il cielo m oderno e quello
ant ico
Il raggio delle st elle
I raggi sono molto variabili e
vanno da poche decine di km a
quasi un miliardo di km
Una misura diretta delle loro
dimensioni reali è molto difficile: si
usa l'interferometria
Terra 6300 km, Sole 700 000 km
La lum inosit à delle st elle
Basiamoci sulla luminosità del Sole
A terra arrivano 1400 W/m2/s
Il Sole emette 3,9 x 1026 W/s
Le stelle hanno luminosità fra 10-4 e 106 volte la luminosità del Sole
ma quelle brillantissime sono poche
In una galassia c'è circa un miliardo di stelle, quanto distanti devono
essere per riuscire a vedere solo tre galassie a occhio nudo?
Le t em perat ure delle st elle
Le stelle appaiono di colori
diversi
Le rosse sono più fredde le blu
più calde
le temperature vanno da 3000 a
50000 K
Leghiam o le t re quant it à
precedent i
Una semplice legge lega le tre
quantità
Ma un diagramma illustra
meglio di tutto la loro
relazione: il diagramma H-R
Le m asse delle st elle
Il 99% della massa del sistema
solare è contenuta nel Sole
Misurare la massa delle stelle è
possibile solo quando due o più
sono legate dalla gravità
Studiando l'orbita si determina il
rapporto delle masse
Se si conosce la distanza si trova
la luminosità e quindi le si
raffronta al Sole
Le masse vanno da 0.05 a 100
volte la massa del sole
Di cosa sono fat t e le st elle?
Se si scompone la luce con un prisma
si vedono righe scure.
Sono righe di assorbimento di
elementi sulla superficie delle stelle.
Una sorta di codice a barre degli
elementi.
Le stelle sono all'80% H al 20% He
con tracce di elementi più pesanti detti
metalli
L'evoluzione st ellare
Com e vivono le st elle?
Sono tenute assieme dalla gravità
Occorre qualcosa che le sorregga
La pressione del plasma è il
meccanismo
Per avere pressione il plasma ha
bisogno di essere caldo
Energia prodotta al centro viene
emessa in superficie
Perché brillano le st elle
Al centro il plasma si scalda
naturalmente per autogravità
Con un milione di gradi e la
densità stellare ci sono reazioni di
fusione nucleare
Un nucleo di He è più leggero di
4 protoni
Convertita la massa residua in
Energia
Usiam o il diagram m a H-R
Ammasso aperto
Ammasso globulare
L’int erno delle st elle
Nucleo dove si produce
energia
Zona radiativa
Zona convettiva
Fotosfera (visibile)
Corona (plasma
caldissimo)
Un fotone dal centro
impiega un milione di
anni per uscire
Da dove vengono le st elle?
Nelle galassie ci sono stelle e nebulose
Le stelle si condensano dalle nebulose
La regione di form azione
st ellare di Orione
La form azione delle st elle
Non è chiaro come la nebulosa inizi a condensare
Il gas interstellare non è viscoso e quindi bisogna introdurre
artificiosamente dei sistemi per farlo collassare
Dopo la formazione delle prime stelle prodigiosi venti stellari
spazzano la zona circostante
Si forma un grande numero di oggetti sub-stellari (nane brune)
Si formano molte più stelle doppie che singole
È difficile formare stelle massicce perché spazzano la regione di
accrescimento e la massa instabile è piccola
Evoluzione
La stella nasce quando la
nebulosa si condensa
abbastanza per innescare le
reazioni nucleari
L’evoluzione dipende dalla
massa iniziale
Le stelle più massicce sono
più luminose e vivono meno
Il Sole vivrà per altri 4,5 mld
di anni: è di mezza età
La vecchiaia delle st elle
Cosa succede quando
l’idrogeno del nucleo finisce?
Non c’è combustibile e il
nucleo collassa
Si forma struttura a cipolla
Più una stella è massiccia
più strati si formano
Stadio finale (se raggiunto) è
formazione del ferro
La vecchiaia delle st elle
Gli strati esterni si
espandono mentre il
nucleo si comprime
La stella diventa una
supergigante rossa (o blu)
St elle di m assa solare
La stella migra sul
diagramma H-R con un
percorso preciso
Alla fine espelle gli strati
superficiali e rimane un
nucleo caldissimo e piccolo
(nana bianca)
Rimangono anche le
nebulose planetarie
illuminate dal centro
St elle m assicce
La stella migra sul
diagramma H-R con un
percorso preciso ma
complicato
Alla fine esplode emettendo
in pochi secondi tanta
energia quanta ne emette la
galassia che la ospita
Rimangono i resti di
supernova e …
Ogget t i com pat t i
Al posto del nucleo originale
rimangono stelle di neutroni o
buchi neri
Elettroni sono spinti sui protoni
e formano neutroni
Un cucchiaio di materia delle
NS pesa come un TIR: hanno
raggio di 10 km
Se nemmeno il nucleo sorregge
la massa che collassa si forma
un buco nero