Cognome ............................................................................ Nome .................................................................................. IL CICLO DI VITA DELLE STELLE
Lo spazio che separa tra loro le stelle non è completamente vuoto, ma vi è presente materia interstellare, costituita da gas e polveri in uno stato estremamente rarefatto; la sua densità è incredibilmente piccola: circa un atomo di materia per cm3. Il gas è composto in prevalenza (circa il 90%) da atomi di idrogeno, l’elemento più abbondante nell’Universo, oltre a elio, ossigeno, azoto e pochi altri elementi; le polveri sono minuscole particelle solide composte soprattutto da silicati, grafite e ghiaccio. In certe regioni dello spazio la materia interstellare si concentra, formando addensamenti simili a nubi, detti nebulose interstellari (vedi figura qui sotto). La nebulosa Cono, distante 2500 anni luce, ripresa dal telescopio spaziale Hubble: si osservano alcune stelle neonate in una nube di gas e polveri circondata da un alone rossastro, dovuto al calore delle stelle che eccita gli atomi di idrogeno del gas interstellare. La nebulosa Trifida, distante 7600 anni luce, illuminata dalle stelle che si stanno formando al suo interno In certi punti di queste nebulose, per eventi casuali possono formarsi zone ancora più dense, ricche di molecole di idrogeno che appaiono scure: sono dette nubi molecolari ed è qui dove nascono nuove stelle. Se in un punto di una nube si crea un aumento locale di densità, inizia a formarsi un nucleo che attrae il gas e le polveri circostanti accrescendo progressivamente la propria massa. A un certo momento la forza di attrazione gravitazionale che il nucleo esercita sulle particelle di gas e polveri diventa così intensa da farle “collassare”, cioè precipitare insieme verso il centro di gravità che è il nucleo stesso (collasso gravitazionale). Nel corso di migliaia di anni la parte centrale si ingrossa e la sua temperatura interna aumenta, perché l’energia potenziale gravitazionale che si libera nella contrazione si trasforma in calore: si forma una protostella. Quando la temperatura nella zona più interna della protostella supera i 10 milioni di °C, si innescano le reazioni di fusione termonucleare, cioè la trasformazione di idrogeno in elio e si liberano enormi quantità di energia: nasce una stella, che nella sua prima infanzia ha un colore che passa gradualmente dal blu al bianco. Scheda n. 3 Quando l’energia prodotta dalle reazioni nucleari, che tende a fare espandere la stella e la forza di gravità, che tende a fare contrarre la stella su se stessa, arrivano a bilanciarsi, la stella passa nella “sequenza principale” ed entra in una fase di equilibrio, che può durare miliardi di anni. NEBULOSA PROTOSTELLA STELLA CON MASSA SUPERIORE AL SOLE STELLA CON MASSA SIMILE AL SOLE GIGANTE ROSSA SUPERGIGANTE ROSSA NEBULOSA PLANETARIA SUPERNOVA NANA BIANCA STELLA DI NEUTRONI (pulsar) BUCO NERO NANA NERA Prima o poi il combustibile nucleare di una stella, l’idrogeno, si esaurisce, perché si trasforma in elio. La stella entra in una fase di declino: la fusione dell’idrogeno cessa, la stella si contrae e si innescano nuove reazioni di fusione nucleare, alle quali partecipa l’elio che si trasforma in carbonio: in seguito a una serie complessa di processi, lo strato esterno gassoso di idrogeno si espande, la stella si raffredda e diventa rosseggiante. Ciò che succede dopo dipende dalla massa della stella. •
Se una stella ha una massa simile a quella del Sole si forma una gigante rossa: essa perde a poco a poco gli strati esterni, che si disperdono come nebulosa planetaria, lasciando “nudo” il nucleo, in cui non avvengono reazioni termonucleari; questo si trasforma in una nana bianca, grande quanto la nostra Terra ma enormemente più densa e poco luminosa, in lento e progressivo raffreddamento: alla fine, la nana bianca è destinata a spegnersi diventando una nana nera, che è una stella “morta”, non più visibile. •
Se una stella è 8‐10 volte più massiccia del Sole, si trasforma in una supergigante rossa, la quale può rapidamente collassare su se stessa con l’esplosione degli strati più esterni. L’immane deflagrazione distrugge il corpo celeste, proiettando nello spazio circostante un’enorme quantità di materia. Nel corso di questa esplosione la luminosità della stella può aumentare fino a 100 milioni di volte. È per questo che nella volta celeste compare a volte un punto luminoso simile a una nuova stella, chiamato supernova. In realtà è un astro che sta morendo. Nell’arco di qualche mese la sua luminosità si affievolusce, per poi scomparire del tutto. Dal materiale disseminato nello spazio, arricchito di elementi chimici, possono formarsi altre nebulose, da cui si origineranno altre stelle, in un processo di “riciclaggio cosmico”; una di queste stelle, chiamate di “seconda generazione”, è proprio il Sole. Talvolta il nucleo o “nocciolo” di una supernova sopravvive all’esplosione e può dare origine a una stella di neutroni o a un buco nero. Se il nucleo ha una massa inferiore a 3 masse solari si forma una stella di neutroni, con un volume di appena una decina di chilometri e una densità elevatissima; la forza di gravità è talmente intensa da modificare la struttura della materia: gli elettroni penetrano nei nuclei atomici e si “fondono” con i protoni, trasformandosi in neutroni. La stella risulta così formata da neutroni “pigiati insieme”. Le stelle a neutroni talvolta ruotano velocemente su se stesse emettendo rapidi impulsi intermittenti di onde radio, che si diffondono come i lampi di un faro. Questi segnali, simili a “pulsazioni”, hanno suggerito per queste stelle il nome di pulsar, da Pulsating Radio Source, “radiosorgente pulsante”. Se il nucleo della supernova ha una massa abbastanza grande, può contrarsi fino a diventare incredibilmente piccolo e densissimo, in grado di esercitare una forza di gravità talmente elevata che non solo attrae tutto ciò che gli passa vicino, ma non lascia sfuggire neppure un raggio di luce: per questo viene chiamato buco nero, una sorta di pozzo invisibile che risucchia e inghiotte qualsiasi altro corpo si trovi nelle sue vicinanze. Secondo alcuni scienziati al centro delle galassie si troverebbe un buco nero, intorno al quale esse ruotano. RISPONDI SUL QUADERNO 1.
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Come nasce una stella e come arriva a entrare in una fase di equilibrio? Che cosa succede a una stella simile per massa al Sole dopo che è entrata in una fase di declino? Come conclude la sua esistenza una stella che è 8‐10 volte più massiccia del Sole? Che cos’è una pulsar? VERIFICA DELLE CONOSCENZE 1.
Scegli il completamento corretto. L’Universo è costituito da un: a.
gruppo di galassie b.
unico insieme di stelle c.
insieme di superammassi di galassie d.
ammasso di galassie Le stelle presenti nella Via Lattea sono circa: a.
100 milioni b.
100 miliardi c.
10 miliardi d.
un miliardo Un’unità astronomica è la: a.
distanza percorsa dalla luce in un anno b.
distanza media tra la Terra e il Sole c.
distanza media tra il Sole e il centro della Via Lattea d.
distanza massima tra la Terra e il Sole Quante volte in due secondi la luce compirebbe un giro completo della Terra che ha una circonferenza di circa 40.000 km? a.
3 volte b.
10 volte c.
15 volte d.
20 volte 2.
Scrivi il termine corretto corrispondente alle seguenti definizioni. a.
Enorme aggregato di stelle ........................................................................................................................ b.
La galassia di cui fa parte il Sistema solare ................................................................................................ c.
È costituito da ammassi di galassie ............................................................................................................ d.
È costituito da galassie riunite in superammassi ....................................................................................... 3.
Scegli il completamento corretto. Le stelle sono composte da circa: a.
80% di idrogeno e 20% di elio b.
20% di idrogeno e 80% di elio c.
80% di idrogeno e 20% di ossigeno d.
50% di idrogeno e 50% di elio Il colore di una stella dipende: a.
dalla sua composizione chimica b.
dalla sua distanza effettiva da noi c.
dalla sua temperatura superficiale d.
dalla sua luminosità apparente Le stelle più fredde in superficie hanno colore: a.
bianco b.
giallo c.
arancione d.
azzurro 4.
5.
Indica se le seguenti affermazioni sono vere (V) o false (F). a.
Nel nostro emisfero sono visibili tutte le costellazioni australi. b.
La Stella polare fa parte della costellazione dell’Orsa minore. c.
Le stelle sono costituite per circa l’80% da elio. d.
La luminosità assoluta di una stella rappresenta l’energia realmente irraggiata da essa. e.
Le stelle meno calde sono di colore blu. f.
Se una stella appare di colore giallo, la sua temperatura media superficiale è di circa 10.000 °C. g.
Il telescopio a riflessione fu inventato da Galileo. F F F F F V V F F Completa le seguenti definizioni con i termini sottoelencati (attenzione: mancano alcuni termini!). a.
Sta per diventare una stella ....................................................................................................................... b.
Si forma dopo che una stella con massa simile a quella del Sole ha esaurito l’idrogeno .......................... c.
Lo diventa una stella come il Sole quando si estingue definitivamente .................................................... d.
Si forma dopo che una stella molto più grande del Sole ha esaurito l’idrogeno ....................................... e.
Lo diventa una supergigante rossa che esplode ........................................................................................ f.
Lo è una stella di neutroni che ruota su se stessa ..................................................................................... g.
Corpo che attrae tutto ciò che gli passa vicino e non lascia sfuggire la luce ............................................. h.
È presente nello spazio che separa le stelle ............................................................................................... i.
Strumento usato per analizzare la luce delle stelle ................................................................................... [gigante rossa – nana nera – protostella – pulsar – supergigante rossa – supernova] V V V V V
