L’evoluzione delle stelle
Come nasce una stella
• Le stelle sono nate dalla
contrazione di nubi di gas e
polveri per l’attrazione
gravitazionale esercitata tra
i materiali
• Durante la contrazione
la densità e la temperatura
della nube aumenta
• Si formano protostelle
Protostella
• Non è considerata una
vera e propria stella
perché ha una
temperatura (centinaia di
gradi Kelvin) insufficiente
per iniziare la fusione
nucleare
• Poco luminosa
• Emette onde infrarosse
• La durata di questa fase
è inversamente
proporzionale alla massa
della protostella
Fusione nucleare
• Nelle stelle con
temperatura
compresa tra 1
e 7 milioni di
kelvin si ha la
reazione
protone-protone:
• Nelle stelle con temperature del nucleo
superiori a 15 milioni di kelvin avviene il ciclo
carbonio-azoto-ossigeno (CNO):
• Nelle giganti rosse l’elio 4He si lega con gli
elementi prodotti per formare materiali più
pesanti come 12C, 16O, 20Ne, fino ad
arrivare al Ferro, a questo punto la stella
non produce più energia ma la consuma
Fase di stabilità
• Dopo aver raggiunto una temperatura
interna di circa 1 milione di Kelvin, inizia la
fusione nucleare dell’idrogeno
• La fusione produce
molta energia che si
trasferisce agli strati
più esterni, facendoli
espandere
• Quando la forza di espansione e di
contrazione si eguagliano, la stella entra
nella fase di stabilità
• Le stelle con una massa pari a 10 volte quella del
sole sono più luminose e calde (15 milioni di Kelvin
nel nucleo), ma vivono solamente pochi milioni di
anni, utilizzano il ciclo di fusione del carbonioazoto-ossigeno (CNO)
• Le stelle con massa simile o inferiore a quella
solare hanno una temperatura tra 1 e 7 milioni di
Kelvin, in esse prevale la reazione protoneprotone e vivono miliardi di anni
Fasi finali della vita
• La stella entra nella fase
finale quando finisce
l’idrogeno nel nucleo, quindi
termina anche la produzione
di energia
• Per l’assenza di energia,
la stella inizia a contrarsi
per la forza gravitazionale,
aumentando di temperatura
Stelle con una massa inferiore a
0,5 masse solari
• Aumenta la densità della
stella
• La stella diventa una nana
bianca per poi spegnersi
lentamente e diventare
una nana nera
• In queste stelle i nuclei e
gli elettroni degli atomi si
separano, diventando
indipendenti
Stelle di massa superiore a 0,5
masse solari
• Il nucleo della stella
raggiunge i 100 milioni di
kelvin
• Nel nucleo si ha la fusione
dell’elio che produce
4
carbonio 3 He = 12C
• Esternamente al nucleo si
ha la fusione con il ciclo
CNO, il volume della stella
aumenta fino a diventare
una gigante rossa
Stelle di massa inferiore a 1,44
masse solari
• La stella non raggiunge la
temperatura necessaria per
la fusione del carbonio
• Diventa una nebulosa
planetaria
• Il sistema espelle gli strati
più esterni costituiti da
idrogeno, carbonio e azoto
• La massa rimanente al
centro diventa prima una
nana bianca, poi una nana
nera
Stella di massa superiore a 1,44
masse solari
• Con la fusione produce
materiali sempre più
pesanti (zolfo, silicio,
magnesio,ferro…) che
raccoglie in gusci di
diversa densità
• Con la produzione del
ferro, la stella consuma
energia
• La stella esplode e
diventa una supernova
Supernova
• Luminosità aumenta sino a
un miliardo di volte
• Parte del materiale stellare
disperso genera una
nebulosa residuale
• Parte genera un’onda d’urto
che può favorire la
formazione di nuove stelle
• Il nucleo della stella implode
e si trasforma in una stella
di neutroni o in un buco
nero
Stella di massa inferiore a 3-4
masse solari
• Si trasforma in una stella
di neutroni
• Una stella di neutroni è
una stella dove tutti i
protoni e gli elettroni si
fondono per diventare
neutroni
• E’ detta anche pulsar
(pulsating star) perché
emette onde radio e raggi
X con variazione ritmiche
Stella di massa superiore a 4
masse solari
• Continua la
contrazione
gravitazionale
fino a una
densità tale da
creare un buco
nero
Buchi neri
• Sono dei corpi estremamente densi che
creano un “foro” nel tessuto spaziotemporale
• All’interno di questo
“foro” l’attrazione
gravitazionale è
talmente elevata
che attira al suo
interno sia corpi
che radiazioni
• I buchi neri sono delimitati da zone dette
orizzonte degli eventi, al suo interno la
velocità di fuga è superiore a quella della luce
• Varie dimensioni e forme
• Alcuni astrofisici credono
che i buchi neri siano dei
collegamenti tra zone diverse
dell’universo o tra universi
paralleli
• Altri pensano che siano i luoghi da dove si
generino nuovi universi
