astronomia - Atuttascuola

ASTRONOMIA
 E’ lo studio dei corpi celesti presenti nell’Universo.
 L’Universo è un insieme di galassie e si è formato tra 15 e
20 miliardi di anni fa mediante una violentissima
esplosione ( Teoria del Big Bang).
 La prova di tale teoria è stata fornita da 2 ricercatori
americani (Penzias e Wilson) attraverso la scoperta della
“radiazione cosmica di fondo”, residuo dell’enorme energia
sprigionata dal Big Bang.
 La composizione chimica dell’Universo è la seguente:
idrogeno (76%), elio (23%), altri elementi (1%). E’
importante sottolineare che tutta la materia presente
nell’Universo proviene dall’esplosione a cui vanno incontro
le stelle di grande massa quando arrivano agli ultimi stadi
del loro ciclo evolutivo.
BIG BANG
TEORIE SUL FUTURO DELL’UNIVERSO
 Teoria dell’Universo in espansione (aperto) secondo la
quale le galassie continueranno ad allontanarsi e
l’Universo continuerà ad espandersi (Grande Freddo).
 Teoria dell’Universo oscillante (chiuso) secondo la quale
per effetto dell’attrazione gravitazionale le galassie si
avvicineranno fino a diventare una sfera di fuoco
primordiale ( Big Crunch).
LE GALASSIE
 Sono addensamenti di miliardi di stelle insieme a materia
interstellare chiamata: nebulosa.
 Sono state scoperte nel 1926 da un astronomo americano
di nome Edwin Hubble, il quale, eseguendo delle
osservazioni, si accorse che esistevano stelle distanti da
noi più del diametro dell’intera via Lattea.
 La prima Galassia scoperta è quella di Andromeda, mentre
le NUBI DI MAGELLANO sono le Galassie a noi più vicine.
 Hubble ha anche scoperto che le galassie sono in
allontanamento (Universo in espansione).
 Legge di Hubble: V = d * Ho (costante di Hubble) ossia la
velocità di allontanamento delle galassie è direttamente
proporzionale alla loro distanza originaria.
CLASSIFICAZIONE DELLE GALASSIE
(in base alla loro forma)
 Ellittiche se hanno forma ovoidale e la velocità di rotazione
della massa galattica è modesta.
 A spirale se sono formate da un nucleo centrale da cui
partono delle braccia composte da polveri, gas e stelle e la
velocità di rotazione della massa galattica intorno al nucleo
è molto elevata.
 A spirale barrata in cui le braccia partono da una specie di
manubrio che attraversa il nucleo.
 Irregolari se non hanno una forma ben definita
LA VIA LATTEA
 E’ la galassia a cui appartiene il sistema solare e, quindi, la
Terra. E’ costituita da circa 100 miliardi di stelle.
 E’ una galassia a spirale con un diametro di circa 100.000
anni luce, possiede un nucleo centrale, che contiene un
buco nero (Sagittario A), circondato da un rigonfiamento e
da un disco costituito dai bracci a spirale.
 Nel rigonfiamento le stelle, circa 10 miliardi, ruotano
intorno al nucleo alla velocità di 100 Km/s, mentre le stelle
presenti nel disco ruotano alla velocità di 200 – 250 Km/s,
velocità alla quale ruota anche il Sole impiegando 230
milioni di anni (ANNO COSMICO) per compiere un giro
completo.
 Il Sistema Solare è situato su uno dei bracci del disco
(braccio di Orione) alla distanza di circa 30.000 anni luce
dal centro.
IMMAGINI DELLA VIA LATTEA
UNITA’ DI MISURA DI DISTANZA IN
ASTRONOMIA
 U.A. ( unità astronomica) rappresenta la distanza media
Terra – Sole (150 milioni di Km): questa unità viene
utilizzata soprattutto per le distanze tra i corpi celesti del
Sistema Solare.
 Anno luce ( a. l.): è la distanza percorsa dalla luce nel
vuota in un anno. Sapendo che la luce percorre 300.000
Km/s, moltiplicando tale valore per tutti i minuti presenti in
un anno, un anno luce corrisponde a circa 10.000 miliardi
di Km.
 Parsec corrisponde a 3,26 anni luce ed a 206.000 U.A.:
questa unità di misura viene usata per le distanze delle
stelle.
AMMASSI GALATTICI
La maggior parte delle Galassie sono
raggruppate in ammassi tenuti insieme dalla
forza di attrazione gravitazionale. La via
Lattea appartiene al GRUPPO LOCALE
insieme ad altre 18 galassie. E’ una galassia
di Seyfert perché il suo nucleo contiene un
buco nero.
LE NEBULOSE
 Rappresentano la materia interstellare presente all’interno
delle galassie.
 Sono formate da gas (soprattutto idrogeno ed elio) e da
polvere cosmica.
 Nebulose luminose sono quelle che riflettono la luce di
stelle vicine.
 Nebulose planetarie sono quelle che avvolgono una stella.
 Nebulose oscure hanno alte temperature, ma sono prive di
luminosità in quanto si trovano in mezzo alle stelle. Da tali
nebulose nascono le nuove stelle. E’ importante
sottolineare come, contrariamente a quanto si potrebbe
credere, la materia oscura è molto abbondante
nell’Universo, rappresentando circa i 9/10 di tutta la
materia presente.
LE STELLE
 Sono corpi celesti costituiti da enormi quantità di gas(92%
idrogeno, 7% elio ed 1% altri elementi chimici), tenuti
insieme dalla forza gravitazionale. Le stelle emettono
grandi quantità di energia sotto forma di luce e calore per
mezzo di reazioni nucleari (la fusione).
 Durante la fusione nucleare 4 nuclei di idrogeno si
trasformano in un nucleo di elio con la perdita di parti di
massa della stella (difetto di massa) che si trasforma in
energia secondo l’equazione di Einstein E = m * c2 (E =
energia, m = massa e c = velocità della luce) ossia quando
la massa scompare si trasforma in energia e viceversa.
 Le reazioni nucleari richiedono temperature elevatissime
per essere innescate (15 -16 milioni di gradi). Ciò avviene
e può avvenire solo nel nucleo delle stelle.
PARAMETRI STELLARI
(carattestiche che consentono di classificare le
stelle)
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MASSA: è la quantità di materia presente nelle stelle. Da essa dipendono le
dimensioni delle stelle che si dividono in: NANE (anche 100 volte più piccole
del Sole), MEDIE (grandi quasi quanto il Sole), GIGANTI ( fino a 100 volte più
grandi del Sole), SUPERGIGANTI (oltre 100 volte più grandi del Sole).
DENSITA’: è il rapporto fra massa e volume di una stella. Le stelle piccole
hanno densità maggiore perché la massa (ossia la quantità di materia che
contengono) è maggiore rispetto al volume che occupano. Le stelle grandi,
invece, hanno densità minore perché la massa (ossia la quantità di materia che
contengono) è inferiore al volume che occupano.
MAGNITUDINE: è la luminosità di una stella. Essa aumenta in relazione
all’aumento della massa della stella ( L = m3). La magnitudine può essere:
APPARENTE se viene valutata senza considerare la distanza di una stella
dalla Terra ed ASSOLUTA se viene valutata considerando che le stelle si
trovano tutte ad una stessa distanza dalla Terra, stabilita convenzionalmente in
10 parsec (32,6 anni luce).
PARAMETRI STELLARI
(Colore e temperatura effettiva delle stelle)
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Stelle rosse
Stelle arancione
Stelle gialle
Stelle bianche
Stelle azzurre
Stelle blu
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2.000 – 4.000° C
4.000 – 5.000° C
5.000 – 7.000° C
7.000 – 15.000° C
15.000 – 30.000° C
30.000 – 35.000° C
CICLO EVOLUTIVO STELLARE
Anche le stelle, così come accade per tutti gli
esseri viventi, hanno un loro ciclo vitale:
nascono, si evolvono e poi muoiono in
relazione alla quantità di combustibile
nucleare che contengono (idrogeno ed elio).
Dai gas di cui sono fatte nascono altre stelle,
in un lungo ciclo di materia.
DEFINIZIONI DI STELLE
 NANA BIANCA: è una stella piccola, ma ancora calda
esternamente ed è formata solo dal nucleo della stella.
Quando sarà cessata ogni reazione nucleare diventa una
NANA NERA ossia un oggetto scuro e freddo che vaga
nello spazio.
 Stella NOVA rappresenta ciò che rimane di una stella se, in
seguito all’esplosione, in uno degli ultimi stadi del suo ciclo
evolutivo, viene parzialmente distrutta, mentre prende il
nome di SUPERNOVA se, sempre per gli stessi motivi,
viene distrutta completamente.
SUPERNOVA
STELLE ALLA FINE DEL CICLO EVOLUTIVO
 PULSAR o stelle a neutroni: rappresentano i residui
dell’esplosione di una supernova, sono più piccole delle
nane bianche, ma, proprio per questo, molto più dense a
causa del collasso gravitazionale in una quantità di materia
così grande (infatti una piccolissima parte grande quanto
un bicchiere può pesare quanto un elefante).
 Vengono chiamate anche PULSAR perché ruotano a
velocità elevatissima per cui l’energia, emessa nello spazio
sotto forma di onde radio, raggi X e luce, appare come una
rapida pulsazione ritmica (come il faro di un porto).
BUCHI NERI
 Si formano dopo l’esplosione di una supernova quando la
massa iniziale è molto alta. Vengono definiti come regioni
di spazio – tempo ove la gravità è talmente elevata che
nulla, nemmeno la luce può sfuggire. Si forma quando una
stella, se troppo massiccia, quando si esauriscono le
reazioni termo – nucleari, soggiace al collasso
gravitazionale.
 I BUCHI NERI non si possono osservare direttamente
perché non emettono luce, ma se ne possono osservare gli
effetti quando, ad esempio, si trovano vicino ad una stella
dalla quale aspirano continuamente materiale emettendo
contemporaneamente raggi X.
IMMAGINI DI UN BUCO NERO
DIAGRAMMA DI
HERTZSPRUNG - RUSSEL
Realizzato dalla prof.ssa Romeo M. A. – ITC
“A.Majorana” (Acireale) – Anno scolastico 2003 – 2004