Tema D – Capitolo 10 – Le stelle, le galassie, l’universo
1. Le caratteristiche delle stelle
2. La vita e la morte delle stelle
3. Le galassie
4. L’universo e il Big Bang
Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011
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Tema D – Capitolo 10 – Le stelle, le galassie, l’universo
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Le caratteristiche delle stelle
• le stelle sono lontanissime dalla Terra;
le loro distanze si misurano in anni-luce
• 1 anno-luce è la distanza che la luce
percorre in un anno, che è pari a quasi
diecimila miliardi di km
• le stelle si muovono nello spazio
una rispetto all’altra; ma a noi
sembra che siano a distanze fisse
una dall’altra, perché sono lontanissime
• se due stelle identiche si trovano
le sorgenti di luce ci appaiono
meno luminose se sono lontane
a distanze diverse dalla Terra,
quella più vicina ci appare più brillante
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Le caratteristiche delle stelle
Esistono tanti tipi di stelle, diversi tra loro per colore e dimensioni.
nana bianca
Sole
Sole
stella di neutroni
nana bianca
gigante rossa
una stella gigante rossa
è molto più grande
del nostro Sole
il Sole è molto più grande
di una nana bianca
una nana bianca
è molto più grande di
una stella di neutroni
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Le caratteristiche delle stelle
Il colore delle stelle dipende dalla temperatura della loro superficie.
3000 ºC 40005000 ºC
6000 ºC
10 000 ºC
20 000 ºC
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Le costellazioni sono un’illusione ottica
la costellazione di Orione
Le stelle che compongono le costellazioni non sono in realtà vicine tra loro.
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La vita e la morte delle stelle
Una stella:
• nasce quando
una nebulosa di gas
si addensa e si accendono
le reazioni di fusione nucleare
• rimane stabile finché
la pressione esercitata
dalle radiazioni emesse
bilancia la gravità
della stella stessa
• muore quando esaurisce
la sua «scorta»
di combustibile nucleare
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La vita e la morte delle stelle
l’evoluzione di una stella simile al nostro Sole:
nebulosa
stella
simile
al Sole
gigante
rossa
nana
bianca
nana
nera
l’evoluzione di una stella molto più massiccia del Sole:
stella molto
più massiccia
del Sole
supergigante
rossa
supernova
stella di
neutroni
buco nero
nebulosa
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La vita e la morte delle stelle
Le supernove sono importanti
perché queste esplosioni
generano e disperdono nello
spazio i nuclei degli elementi
chimici più pesanti.
Il nostro pianeta
e il nostro stesso corpo
sono formati da atomi
creati nel lontano passato
da esplosioni di supernova:
in questo senso
si può veramente dire che
siamo «figli delle stelle».
I resti di una esplosione di supernova
avvenuta nel 1054 nella costellazione del Granchio.
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La vita e la morte delle stelle
Quando una stella supergigante rossa muore, la sua massa è così grande
che per gravità attrae tutta se stessa verso il proprio centro.
Si forma un buco nero, così denso che non lascia sfuggire da sé più nulla,
neanche la luce.
Una pallina lanciata sul telo girerà intorno
al pompelmo proprio come la Terra orbita
intorno al Sole.
Il lenzuolo è un modello dello spazio
e l’avvallamento simula l’effetto
della gravità della stella-pompelmo.
Immaginate ora di appoggiare sul lenzuolo
un oggetto piccolo ma pesantissimo.
Se la tela fosse infinitamente elastica, si
formerebbe una fossa profondissima, in cui
cadrebbe tutto ciò che si trova sul lenzuolo:
è così che si comporta un buco nero.
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Le galassie
Le stelle non sono distribuite uniformemente nello spazio,
ma sono riunite in galassie.
La Via Lattea, che è la nostra galassia, di notte appare
come una striscia biancastra che attraversa tutto il cielo.
Il Sole è soltanto una tra miliardi di stelle che formano la Via Lattea.
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La Via Lattea in realtà ha una forma a spirale
bracci a spirale
Sole
centro galattico
100 000 anni-luce
• ha un diametro di circa 100 000 anni-luce
• è spessa circa 20 000 anni-luce nella parte centrale
• ruota su se stessa compiendo un giro completo in 200 milioni di anni
• il Sole sta su un braccio della spirale, nella periferia della nostra Galassia
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Le galassie
La nostra Via Lattea è soltanto
una delle tantissime galassie
sparse per l’universo, separate
tra loro da enormi distese
di spazio vuoto.
La foto mostra Andromeda,
che è la galassia più vicina
alla nostra: dista «soltanto»
2 milioni di anni-luce.
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L’universo e il Big Bang
L’universo è
un gigantesco spazio
quasi completamente vuoto.
Nessuno sa se abbia un limite,
oppure se si estenda all’infinito.
Gli oggetti cosmici più
lontani osservati finora
distano da noi fino
a 13 miliardi di anni-luce.
Si tratta di quasar,
stelle che emettono
onde radio molto intense.
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L’universo e il Big Bang
Gli astronomi negli ultimi cento anni hanno scoperto
che tutte le altre galassie si stanno allontanando da noi
e quanto più sono distanti, tanto più velocemente si allontanano.
Disegnate su un
palloncino un po’
di puntini a una
certa distanza
uno dall’altro.
Se ora gonfiate
il palloncino, mentre
si espande ciascun
punto si allontanerà
da tutti gli altri.
La superficie del palloncino rappresenta lo spazio
e i puntini sono le galassie: l’universo si sta espandendo
e lo spazio che si espande «trascina con sé» le galassie.
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L’universo e il Big Bang
Circa 14 miliardi di anni fa
il Big Bang ha generato
l’universo, il tempo
e lo spazio.
L’energia, che all’inizio era concentratissima,
si è poi dispersa nello spazio in espansione.
Oggi ne rimane una traccia sotto forma di «radiazione fossile»
a bassissima temperatura (−270 ºC) diffusa in tutto il cielo.
Le fluttuazioni nella radiazione fossile (evidenziate dai colori nella figura)
riflettono probabilmente le disomogeneità che hanno dato origine alle galassie.
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Come si evolverà l’universo in futuro?
Si possono fare due ipotesi, che dipendono
dalla quantità totale di materia presente nel cosmo:
universo aperto
universo aperto: se non c’è
abbastanza materia nel
cosmo, l’universo continua
a espandersi diventando
sempre più freddo e vuoto,
con materia ed energia
sempre più rarefatte
tempo
universo chiuso oscillante:
se c’è abbastanza materia,
l’espansione si arresta e inizia
una contrazione del cosmo,
che torna a concentrarsi
in un unico punto; poi può
avvenire un nuovo Big Bang
e il ciclo ricomincia da capo
universo chiuso
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