LE STELLE Corpi celesti che brillano di luce propria e producono

LE STELLE
Corpi celesti che brillano di luce propria e producono calore.
Anche la Terra produce calore, ma perché producono luce propria?
La LUCE:
unico linguaggio dell’universo che permette di conoscere.
Dà informazioni sulla distanza perché si conosce la sua velocità: Einstein è arrivato a calcolarla e darne delle
caratteristiche:
- Onda elettromagnetica
- Si trasmette nel vuoto, anche se è presente molta materia che non vediamo.
La luce dà informazioni per
- tempi
- Distanze
- Composizioni
- Temperature delle composizioni.
Bohr:
i gas assorbono ed emettono.
Il processo per cui un fotone scompare è perché viene assorbito.
Compare perché viene emesso.
Fotometri fotoelettrici: strumenti che trasformano energia luminosa in energia elettrica emessi in Erg.
(quantità di luce emessa in una quantità di tempo)
Non si capisce però da dove.
Quello che osserviamo è apparenza.
Il sole è a 8 minuti luce dal Sole.
Classificazione con 6 grandezze: dalla più luminosa (1).  scala greca
Magnitudine: luminosità:
- Magnitudine apparente (m): quella calcolata dai greci
- Magnitudine assoluta (M): calcolata in base alla distanza, luminosità intrinseca.
Hanno cercato di stabilire quale fosse il fattore di passaggio: rapporto è 2.5: per passare da una stella di
classe 1 a classe 2 la magnitudine diminuisce di 2.5.
Proporzionalità non totalmente diretta.
Ci sono stelle meno luminose: i valori positivi della scala sono aumentati, si sono introdotto misure
negative.
La luna è molto luminosa.
La Luna, a una distanza convenzionale scompare :
- Non è una stella
- Dimensioni: è un corpo piccolo.
Poiché non possiamo conoscere la distanza di tutti i corpi (anche se riceviamo informazioni di corpi
lontanissimi), bisogna mettere tutti i corpi a una distanza convenzionale (10 parsec) e calcolarne la
luminosità.
La luminosità: luce prodotta per la superficie irraggiata.
La magnitudine apparente che è negativa, in realtà portata a 10 parsec diventa positiva (ovvero è molto
minore).
Si ricevono onde radio da corpi lontani miliardi di anni luce.
Tutto è solo apparenza: tutto quello che vediamo lo trasmette la luce.
La luce che arriva a noi è di 8 minuti luce.
Bisogna convertire l’immediatezza in realtà: l’anno luce dice che se scrivo 8 anni luce, l’informazione è
partita 8 anni prima.
Nel cammino ha incontrato qualcosa.
DIFFERENZA TRA MAGNITUDINE APPARENTE E ASSOLUTA [3P]
Apparente: quella che calcolo.
Assoluta: calcolata a una distanza standard 10 parsec e fare una classificazione.
La magnitudine apparente di una stella diventa assoluta quando viene calcolata a 10 parsec.
Magnitudine assoluta: magnitudine apparente + 5 -5log(distanza in parsec)
Di alcune stelle si conosce la magnitudine assoluta:
- Magnitudine apparente: conosciuta con il fotometro
- Distanza conosciuta con il metodo del parallasse.
Questo calcolo è fine a se stesso se non lo posso paragonare a altri pianeti.
La magnitudine assoluta però è importante per il colore della stella:
Guardando le stelle sembrano tutte dello stesso colore.
In realtà attraverso l’esperienza di ------ fece passare la luce in un prisma.
Attraverso la rifrazione e la scomposizione della luce negli spettri luminosi.
3 spettri:
- Emissione continua: si ottiene quando la sorgente emittente è ad alta temperatura e pressione.
Produce uno spettro in cui sono presenti tutti i colori, lo spettro della luce. Nucleo di una stella.
-
Emissione discontinua: spettro nero con righe colorate. La sorgente è ad alta temperatura e bassa
pressione. Periferia di una stella.
-
Di assorbimento: due soggetti: sorgente che emette spettro continuo. In mezzo c’è un gas spesso
freddo, che viene attraversato dallo spettro continuo. È presente uno spettro continuo ma delle
righe nere, in cui non ci sono radiazioni.
Spettri sono legati alla struttura dell’atomo:
ci sono livelli energetici.
Planck: afferma che l’energia è fatta da corpuscoli (chiamati fotoni da Einstein). Gli scambi energetici
avvengono a pacchetti.
Se l’elettrone passa allo stato eccitato significa che ha assorbito energia necessaria, fotone per passare al
livello successivo.
Quando torna allo stato stazionario, riemette quello che ha assorbito.
(la frequenza è la riga).
Si capisce la composizione: lo spettro dà informazioni sulla composizione perché ogni elemento ha il suo
spettro di emissione.
Le stelle sono tutte formate da H.
Temperatura a cui si trova la sorgente.
L’H emette nel giallo, azzurro, rosso, a seconda della temperatura.
Ad alta temperatura: discriminare. Quello che arriva dalla superficie emessa delle stelle dà informazioni e
colori diverse.
Dipende dal loro spettro di emissione della superficie.
Temperatura dello spettro discontinuo: (emesso da superficie all’interno 15 milioni di K, per reazione
nucleare della fusione)
- Banda nera e righe nell’azzurro: 20 mila K
- Stella gialla: 6 mila K
- Stella rossa: 3 mila K
Da questo deriva la classificazione delle stelle, a seconda del loro colore
La magnitudine assoluta di una stella che appartiene alla stessa classe: è la stessa.
La classificazione permette di calcolare la distanza di alcune stelle, sapendo la magnitudine assoluta.
Classe spettrale serbe per:
- Classificare stelle in base alla temperatura superficiale.
- Conoscere una distanza di una stella, anche se con un certo errore di calcolo.
Per fare i modelli atomici si sono basati sugli spettri.
A parità di composizione, l’elemento emette uno spettro a seconda della temperatura.
L’assorbimento avviene quando :
le stelle cambiano la loro luminosità: questo è dovuto al fatto che
- La stella non emette sempre la stessa quantità di energia al secondo
- Fenomeno dell’eclissi: nei sistemi binari di stelle: due stelle, a distanze enormi, sono sensibili l’una
all’altra, si muovono rispetto ad un centro comune. L’eclissi avviene quando una stella emette la
radiazione ma interferisce con la stella che ha davanti, che assorbe le radiazioni che conosce.
Spettro di assorbimento:
Ci sono spettri che sono spostati verso un colore o un altro:
verso rosso: frequenza bassa
verso il blu: frequenza alta
sono tutti spostati verso il rosso perché sono onde: EFFETTO DOPLER: onda acustica.
Onda avvicinandosi a oggetto la sua frequenza diminuisce
Allontanandosi da oggetto l’onda si dilata e aumenta la frequenza che resta sempre minore.
Si sposta verso il rosso: dilatazione
Si sposta verso il violetto: contrazione
Ci sono tutti spostati verso il rosso, l’universo è in espansione.
Ricevere informazione da corpi distanti che in teoria erano più vicini nel momento di inizio.
Quasar: quasi una stella sorgente quasi stellare
Emettono onde radio che arrivano a noi ma sono lontanissimi.
STELLA pag. 9
Sono strutturate come il sole.
L’unica differenza può essere nel colore: t superficiale diversa ma bruciano H in He.
COME SI è FORMATO?
QUANTO RIMANE IN QUESTA FASE?
COSA SUCCEDE POI ALLA STELLA?
La vita della stella è come una lotta contro la propria massa: la massa genera un campo gravitazionale.
Accumunando massa aumenta l’energia gravitazionale e la t.
Nella vita di un corpo il suo più grande nemico è la gravitazione che lo fa implodere: è una forza a senso
unico che lo fa contrarre.
Le stelle sono fatte di plasma e gas: la densità del sole cambia nel nucleo e in superficie.
La stella si trova a stato gassoso e quindi si possono contrarre.
Massacollasso gravitazionale: si esiste perché il corpo blocca il collasso.
Da quando si forma a quando muore, a causa di qualcosa che la sta devastando.
Le stelle o si oppongono o collassano
FORMAZIONE
Le stelle si formano nelle nebulose.
Nebulose: gas polveri fredde molto rarefatte.
Possono essere nebulose in cui si vedono luci, che sono riflessioni di altri corpi. Aumento tfluorescenza.
Hanno forme particolari.
In una zona della nebulosa, per qualsiasi motivo (esplosione di una supernova che genera spostamento
delle onde), in un punto inizia ad aggregarsi la materia. GLOBULI DI BOK: aggregazioni di materia.
Addensamento di gas, che una volta erano freddi, aumenta l’energia potenziale, interna, e quindi aumenta
la temperatura: si ha una fse di continuo riscaldamento dei gas e una cinetica dei gas.
Il disco che si sta formando inizia a ruotare, con continua aggregazione verso il centro.
La t aumenta per continuo del collasso:
- La massa aggregata, aumentata la t, rimane nella situazione in cui la massa non viene più aggregate:
il corpo aggregato non innesca nessuna reazione nucleare e non riesce a rispondere a questo
collasso e bilanciarlo. Il corpo resta ad alta t, se la materia non è più aggregata, è destinato a
spegnersi. Diventa una nana bruna, come Giove (Sole mancato).
- La massa che ha formato l’agglomerato, protostella, arriva a t tali da fare una reazione
termonucleare: libera luce e calore che si oppone, cerca di aumentare le dimensioni del proprio
nucleo con la forza radiativa. Dà una spinta verso l’esterno.
La gravità la contrae mentre la forza termonucleare si oppone: quando si crea un equilibrio tra queste due
forze, c’è un equilibrio.
Si brucia idrogeno per produrre elio
Liberata energia per opporsi a collasso gravitazionale che l’ha originata.
Causa: collasso gravitazionale.
Effetto: reazione nucleare.
Causa e effetto all’equilibrio.
La maggior parte delle stelle è in fase di formazione.
Diagramma: istantanea dell’universo la maggior parte delle stelle stanno bruciando H in He.
Il sole, stella giallla, vive da 4 milioni di anni.
Nel suo nucleo metà h e metà He.
Nell’universo conviene essere piccoli si subisce un collasso tale da bruciare H in He lentamente.
Massa grande: arresta collasso ma deve bruciare di più.
Più massa, meno sopravvivenza.
La vita di una stella dipende dall’istante in cui si è formata all’inizio: CASUALE.
DIFFERENZA TRA STELLA ROSSAGIALLA …
Sta nella durata nella permenza principale
Nella temperatura superficiale.
Emettono spettri discontinui diversi non per la composizione diversa ma per la t diversa:
ORIGINE DI UNA STELLA
Causa: azione gravitazionale
Effetto: reazione nucleare.
GIGANTI E LE SUPERGIGANTI ROSSE
Si tende a chiamare le stelle nane: le stelle della sequenza principale sono nane.
Le nane bianche sono uno stadio evolutivo della stella (non una stella della sequenza principale)
Tutte le stelle diventeranno Giganti rosse.
Il sole smetterà di fare la reazione con H. il nucleo della stella è diventato di He.
La stella non fa reazione termonucleare.
È preda del campo gravitazionale, che preme. Quindi ci sarà una contrazione, compressione.
Comprimendosi, l’energia gravitazionale aumenta, aumenta la t ( a partire da 15 milioni di K).
Innesca la fusione dell’He (150 milioni di K)
Spara fuori la sua energia.
Espansione: la gigante rossa si espande.
È enorme e è rossa: ha raffreddamento superficiale ma dentro 100 milioni K.
[colore: spettri superficiali]
Sta bruciando elio che porta alla formazione del Berillio e carbonio.
Se le giganti rosse non producessero carbonio, non esisteremmo.
Il sole non produce carbonio: quindi quello che abbiamo è importato.
Le stelle sono le fucine del sistema degli elementi.
Le giganti, molto grandi, vanno incontro a una serie di contrazioni e espansioni.
Una volta finito il’He deve innescare la fusione del carbonio.
Tutti gli elementi della tavola periodica, fino al Fe.
GIGANTE ROSSA continua a subire contrazioni e espansione per fusione nucleare porta alla formazione fino
al ferro, non oltre.
Dallo stadio di Gigante ci saranno:
- Stelle originate da masse piccole diventano NANE BIANCHE (Sole)
- stelle di neutroni: emettono onde radio, non luce
- buco nero: emettono raggi X.
NANE BIANCHE
Piccole
Bianca calda
La nana è calda ma la superficie radiante è molto piccola.
È una stella che non collasserà più. Per il secondo principio della termodinamica diventerà una nana morta.
Procedimento di spegnimento molto lento che probabilmente non sia ancora avvenuto.
La massa iniziale era tale per cui la strellla non raggiunge un nuovo modo di fare reazioni nucleari
La t aumenta ma non riesce a innescare nessuna reazione.
È una nana bianca quindi il collasso gravitazionale può subire un arresto solo da PRESSIONE DEGENERATIVA:
Gli elettroni sono spinti nei nuclei, questo non avviene: gli elettroni sono talmente compressi verso i nuclei
che determinano un equilibrio.
Stadio inimmaginabile: milioni di volte la densità dell’acqua.
È sopportabile dagli elettroni, che si uniscono nella pressione degenerativa per opporsi.
Ha le t per attuare una fusione ma non ha il materiale.
Ogni tanto la nana bianca, quando passa della materia, attrae dell’idrogeno e innesca la fusione: brucia
l’idrogeno e ha come un aumento di luminosità. Per i greci era una nuova stella: NOVE
In realtà sono un momento di gloria delle stelle che non hanno più materia nel loro nucleo.
Se si raffreddano diventano nane morte.
SUPERNOVA
Dopo lo stadio di Giganti, le stelle grandi hanno un collasso molto forte, hanno un esplosione fortissima in
cui avvengono fissioni e fusione in cui si producono elementi dopo il ferro: questi elementi finiscono
ovunque, anche nel sole.
Ciò che resta subisce un collasso: cerca di sopravvivere.
Se la massa è molto grande gli elettorni entrano nel nucleo STELLE DI NEUTRONI
Si incontrano e+ e e- annichilimento e quindi solo neutroni.
Sono più visibili quando sono in rotazione perché emettono onde radio in ---: sono i Pulsar.
Se neanche i neutroni riescono a bilanciare il collasso: c’è una cosa che implode BUCO NERO
Singolarità dell’universo
Tutte le funzioni tendono a infinito.
La luce non sopravvive all’interno del buco nero: la luce ha una velocità inferiore a quella del punto di fuga.
Tengono insieme l’universo.
Si determinano perché sono in sistema binario con una Gigante Rossa.
La materia prima di finire nel Buco Nero emette raggi X.
ORIGINE DELL’UNIVERSO
Cauata dal collasso gravitazionale
Ci sono stadi evolutivi che rientrano nel diagramma: da stella a giganti rossi, e a seconda della massa
subirano diversi cambiamenti:
Massa come stella solarenane bianche:
- può essere evoluzione diretta: la nana può solo spegnersi
- fenomeno di nova: momento di nuova luminosità: catturando H ha t per innescare reazione.
Produce elementi
- nebulosa planetaria: chiamata così per il suo aspetto: corpo denso al centro e poi nebulosa. In
realtà nana bianca con alone di materiale per piccola esplosione del corpo che l’ha generata.
(piccolo fenomeno di supernova)
masse molto maggiori: fenomeno di supernova implicano fenomeni molto più vasti:
elementi vengono sparati in tutto l’universo, formano elementi pesanti.
Dopo l’esplosione si forma un corpo:
- stella di neutroni
- buco nero:
STELLA DI NEUTRONI
elettroni entrano nel nucleo per pressione molto forte dall’esterno.
Quindi un B- che incontra un B+ il corpo diventa neutro. La materia (costituita solo da neutroni
SI chiamano pulsar perché pulsano, vanno a intermittenza, emettono onde radio.
BUCO NERO
Non comunica nulla: il collasso non è arrestato: la densità è tale che implode.
La velocità di fuga è superiore a quello della luce.
Per i fisici è un momento di singolarità: le funzioni vanno tutte all’ infinito, non possono essere studiati
perché non dà informazioni.
L’unica informazione è data dai gas che attrae.
In particolare è possibile avere informazioni quando è in sistema binario con una gigante rossa.
La materia prima di essere inghiottita emette raggi X.
Vicino al buco nero c’è un incremento dei raggi X.
I buchi neri sono la storia dell’universo, in una visione evolutiva.
ORIGINE DELL’UNIVERSO
- STATO STAZIONARIO: l’universo è sempre stato così e sempre lo sarà. Nonostante esistano stelle
come Giganti che hanno subito evoluzioni, non cambia la densità dell’universo: cambia la densità
in un punto ma non quella totale. Questo significa che debba essere prodotto idrogeno: ma non
sono stati trovati produttori di idrogeno
- IPOTESI DEL BIG BENG: esplosione è una cosa che possiamo vedere anche oggi.
Prevede che all’origine non ci fosse nulla se non un nucleo di energia pura. Se Einstain dice che la
materia produce energia allora può l’energia produrre materia.
Il corpo più distante: 10 miliardi anni luce. Sono i quasar: quasi sorgenti stellari. Calcolando la loro
magnitudine assoluta: onde radio intense, ci dà ancora informazioni, che hanno mandato 10
miliardi di anni fa. Questi corpi si sono formati quindi nell’immediato della formazione dell’universo
( datato 15 miliardi di anni luce). Si parla di UOVO COSMICO. L’energia, acumulandosi ha creato
un’immensa esplosione nello spazio. Esiste uno spazio che si forma crea spazio, insieme alla
radiazione. Comporta la prima formazione degli elementi: quark e elettroni. Da queste particelle si
sono formate le particelle più pesanti, neutroni e protoni, immerse in caos totale, niente di regolare
e strutturato. La radiazione avvolge queste particelle facendone diminuire la temperatura. In
questa fase si sono formati H, He e Litio. Fino a quando gli elementi si sono trovati dentro al caos, in
realtà non si sono resi visibili. Questi atomi si sono resi visibili nel momento in cui la materia e la
luce si separa ognuno avendo le sue caratteristiche: nel momento in cui la luce ha iniziato a
viaggiare e a portare informazioni, ha dato vita a altri elementi. Si differenziano le forze.
La materia inizia ad avere nuclei di aggregazione che sono nebulose che formano le stelle. Con le
stelle, c’è immissione di nuova energia radiativa e luminosa. Le tappe che portano al
differenziamento della luce e della materia sono complesse:neutrini ( particelle che non ionizzano
la materia, sono massa, non vediamo ma ci sono), muoni,
calcolando la densità dell’universo bisogna calcolare anche la materia che non si vede ma è
presente.
Hubble: universo come palloncino sgonfio con punti neri, che sono galassie. Gonfiando il palloncino
si crea una superficie più ampia, in cui le galassie si espandono.
Lo spazio non esisteva, quando i corpi hanno iniziato a dilatarsi, espandersi, e allontanarsi, è come
se avessero generato spazio. È un espansione, finché le galassie potranno espandersi. Non è
prevista un espansione infinita: le galassie si espandono ma se l’H finisce, l’universo si raffredda e
resta così.
Se si supera la densità critica,Molti buchi neri si concentrano nel nucleo della galassia e creassero
un campo gravitazionale BIG CRANC: buco nero. La luce ci permette di vedere il passato.
Se c’è stata esplosione e radiazione ha permeato tutto bisognerebbe trovare una radiazione,
freddissima, in tutte le direzione. Chi ha scoperto la radiazione sono stati dei tecnici del telefono
Bell. C’era la radiazione che disturbava. Gli scienziati hanno dimostrato che la radiazione che
permea tutto l’universo è a 3 K. Questo è ciò che resta della radiazione: si è indebolita perché da
essa è nata la radiazione e la luce, è equidenso in tutte le radiazione.
È spiegata dalla teoria del Big Beng ma non dello stato stazionario.
UNIVERSO DI HUBBLE:
spazio con tante bolle:
spazi vuoti e spazi di materia.
EFFETTO DOBLER, studiato attraverso le emissioni nel rosso.
Formula: dice che c’è una proporzionalità diretta di espansione e distanza.
(più sono lontano e più la velocità di allontanamento è maggiore)
GALASSIE
Possono assumere forme diverse:
- Ellittiche
- Spirale: Andromeda
- Spirale barrata: percorsa corpi allineati da una barra
La nostra galassia si chiama via lattea: FALSO è solo una parte, quello che vediamo.
Sentiero lattiginoso, che Giunone aveva lasciato per Ercole.
Noi siamo a 27 mila anni luce dal centro della galassia.
I buchi neri possono essere la causa del campo gravitazionale così forte della galassia.
La galassia ha rotazione creata dall’energia gravitazionale di accumulo: moti di traslazione e rotazione.
Ognuno impiega un proprio tempo perché insiemi gassosi.
Nucleo: parte antica,
bracci: parte recente.
Ci sono ammassi giovani che hanno forme strane dove non c’è ancora campo gravitazionale imperante.
Ammassi globulari in cui stelle evolute si sono trovate a essere vicine le une alle altre.
Nel cosmo si vedono ammassi globulari, ma poi studiandole e risolvendole grazie all’analisi spettrale si
capisce che quello che vediamo come un punto in realtà sono miliardi di stelle.
Densità del passato superiore a quella del presente th del big bang.