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Gruppo di Lavoro
“Concetti fondamentali di Astrofisica Stellare”
Coordinatore: Biagio Buonaura
Partecipanti: Carlo Azimonti
Daniele Buongiorno
Margherita Carcò
Alberto Casellato
Giancarlo Locati
Giuseppe Privitera
Lo scopo del gruppo di lavoro è stato quello di scrivere le equazioni
fondamentali dell’equilibrio stellare per stelle di sequenza principale, capirne i
presupposti fisici ed evidenziare alcuni aspetti interessanti da proporre agli
studenti come spunto di riflessione.
•
Si sono valutate varie fonti energetiche che potessero giustificare i tempi di
vita delle stelle in sequenza principale (gravitazionale e chimica) di una stella
tipo Sole. Un lavoro pionieristico a sostegno dell’ipotesi di fusione nucleare
nel nucleo è dovuto a Eddington (1926) “internal constitution of stars”. L’idea
è poi stata successivamente sviluppata da Bethe (1935). Affinché le reazioni
nucleari possano avvenire sono necessarie alte temperature (107 K); bisogna
inoltre ipotizzare la distribuzione di velocità di Maxwell e l’effetto tunnel
quantistico. Successivamente sono stati esaminati nel dettaglio i cicli pp e
CNO comprendendone i punti salienti e si è stabilito che i tempi tipici delle
reazioni nucleari sono compatibili con i tempi di permanenza in sequenza
principale.
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Analizzando i tempi di scala dinamici per giustificare la simmetria sferica
delle stelle in sequenza principale, si è ricavata l’equazione del’equilibrio
idrostatico.
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Utilizzando l’equazione dell’equazione dell’equilibrio idrostatico e la
conservazione della massa, dopo opportune integrazioni, si è dedotto il
teorema del viriale (Etermica=-1/2 Egrav) constatando che le stelle sono sistemi
legati a capacità termica negativa.
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Analizzando il contributo della pressione di radiazione, si è dedotta la
massima massa di un stella in sequenza principale.
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Si sono analizzati i vari contributi al trasporto dell’energia (convezione,
radiazione e conduzione); si è introdotto il concetto di LTE e si è scritta
l’equazione del trasporto radiativo. Alla fine si è accennato alle condizioni per
cui si instaura un’instabilità convettiva. Analizzando l’opacità in termini di
libero cammino medio del fotone, si sono calcolati i tempi che la radiazione
impiega per uscire dal Sole (circa 104 anni) e si è confermato che le stelle
sono con buona approssimazione dei corpi neri. Biagio le ha definite “delle
pentole con un buon coperchio”!