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Luce delle Stelle : emissione termica classificazione spettrale diagramma HR Luigi A. Smaldone Dipartimento di Fisica Università di Napoli Federico II.

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Presentazione sul tema: "Luce delle Stelle : emissione termica classificazione spettrale diagramma HR Luigi A. Smaldone Dipartimento di Fisica Università di Napoli Federico II."— Transcript della presentazione:

1 Luce delle Stelle : emissione termica classificazione spettrale diagramma HR Luigi A. Smaldone Dipartimento di Fisica Università di Napoli Federico II Planetario di Caserta

2 Informazioni sulle Stelle ?? LUCE LUCE ? ….. Particelle prive di massa dette FOTONI (Si muovono, nel vuoto, a velocità c= m s) Si comportano da: Particelle (nellinterazione con la materia) Onde (nella propagazione)

3 Dualismo Onda-Corpuscolo :

4 Onde ? Lunghezza donda λ Frequenza ν=c/λ Energia del fotone: hν=hc/λ (h =costante di Planck=6.626× joule per sec )

5 La famiglia dei fotoni: Onde Radio Microonde Infrarosso Visibile Raggi Gamma Raggi X Ultravioletto

6 blu 400 nm 0,4 μm rosso 750 nm 0,75 μm

7 Onde Radio: (è, forse, un qualche …. sauro ?!?)

8 Onde Radio: Il telescopio per le onde radio (radiotelescopio)

9 Onde Radio: Una radiogalassia… insieme al visibile !

10 Onde Radio: Interazioni mareali nel gruppo M81 Distribuzione luce stellare Distribuzione idrogeno (emissione a 21 cm)

11 Onde Radio: Il centro della Via Lattea nel visibile…e nel radio

12 Venere nel visibile Microonde: Venere … alle microonde

13 Infrarosso: Impatti della SL9 su Giove nel visibile (dalla sonda Galileo)

14 Infrarosso: Impatti della SL9 su Giove

15 Infrarosso: Impatti della SL9 su Giove

16 Ultravioletto: archi nella corona solare

17 Raggi X: Cosè ???

18 Raggi X: Il Sole

19 Raggi X: I resti di una supernova

20 Raggi Gamma: Tutto lUniverso

21 λ in metri T in Kelvin Lunghezza donda del massimo di emissione Luce di Corpo Nero: Flusso complessivamente emesso Flusso alle varie λ (legge di Planck) F in Watt e σ=5.67×10 -8 W gradi -4 m –2 k=1.3806× j. per K

22 Emissione di Corpo Nero:

23 In quale colore emettiamo il massimo di luce? Un caso …. umano: ( 35 o C = Kelvin) λ max =2.8979×10 -3 / T =2.8979×10 -3 / ×10 -6 m =9.41 μm

24 Un caso …. umano: ( 35 o C = Kelvin) Quanta luce emette un metroquadro di superficie umana ? F = σT 4 = 5.67×10 -8 × W m -2 Quanta luce emettiamo? (cilindro di altezza 1.75 m e diametro 0.45 m ) L = F×S =511 × 2.45 = 1252 W Non vi illudete : non si dimagrisce così ! Siamo immersi in un ambiente a T a L netta =σ(T 4 -T a 4 )×S =216 W=4300 Cal/giorno e … se teniamo conto di peli e vestiti, 2000 = 0.3 Cal/sec = 1080 Cal/ora = Cal/giorno

25 Le stelle: ( T * e R * sono temperatura superf. e raggio) Flusso totale alla superficie della stella (potenza emessa da 1 m 2 di stella) Luminosità totale (potenza emessa da tutta la superficie della stella) flusso totale a Terra (potenza ricevuta da 1 m 2 di telescopio a distanza d dalla stella)

26 Come misurare la temperatura delle stelle? f lo possiamo misurare ma per determinare T * occorrono R * e d !!!! Per il SOLE: T =5800 K R = 6.96×10 8 m L = 3.8×10 26 w d = 1.49×10 11 m f = 1.36 Kw

27 Forse cè la soluzione: Se osserviamo con un filtro blu: Se osserviamo con un filtro giallo:

28 Il loro rapporto sarà: Abbiamo il Termometro Stellare!

29 Come si interpretano i colori … in questa immagine? COLORE = Temperatura

30 Gli strani ed antichi astronomi Ipparco (II secolo a.C.): primo catalogo astronomico Stelle classificate in 6 grandezze (magnitudo) in base allo stimolo luminoso: I grandezza: le stelle più brillanti visibili ad occhio nudo ………………………… VI grandezza: le stelle meno brillanti visibili ad occhio nudo La classificazione dipende da: 1.flusso a terra f = L /4πd 2 2.risposta dellocchio (rivelatore logaritmico, a differenza costante di grandezza corrispondono rapporti costanti in flusso)

31 Magnitudine apparente: Pogson (II metà del 1800): inquadrare grandezze m = -2.5 log f + c c (costante di zero): fissata in modo che per la stella Polare sia m P =2.12 m Sole = e m Sirio = Filtri colorati: magnitudine b e v b = -2.5 log f b + c b v = -2.5 log f v + c v Indice di colore (temperatura): b-v = -2.5 log (f b / f v ) + costante

32 m dipende da: luminosità (intrinseca) della stella L distanza d della stella Magnitudine Assoluta M: M = -2.5 log L + C C : fissata in modo che m ed M coincidano per stelle poste a d=10 pc M = m + 5 – 5 log d (d in pc) m–M = 5 log d -5 modulo di distanza

33 Spettri:

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36 Spettri Stellari:

37 Classificazione Spettrale: SPETTRI STELLARI … Corpo Nero e Righe assorbimento di elementi diversi ??? … meglio classificare (iniziò padre Angelo Secchi) Classi Spettrali ABCDEFGHIJKLMNOPQRS forte predominanza righe H assenza righe H - Anni 20: sviluppo meccanica quantistica …

38 Stelle allelio, allidrogeno … ed al limone ??? Fattore predominante: TEMPERATURA

39 Tipo Spettrale : Classi Spettrali Temperatura O B A F G K M Ogni classe è divisa in 10 sottoclassi: G0, G1, G2. ……...,G9 (il Sole è G2)

40 Tipo Spettrale (bis) :

41 Tipo Spettrale (ter) : OBAFGKMOBAFGKM T > K >T > >T > >T > >T > >T > >T > 2 500

42 La Forma delle Righe A parità di temperatura (Tipo Spettrale) … la forma delle righe varia: molto diffuse (larghe ma poco intense) strette ed intense

43 La Forma delle Righe A parità di temperatura (Tipo Spettrale) … la forma delle righe varia: molto diffuse (larghe ma poco intense) strette ed intense Meglio …. classificare !

44 Classi di Luminosità Forma righeClasseNome molto strette I a O super supergiganti brillanti IaIa supergiganti brillanti IbIb supergiganti normali II giganti brillanti III giganti rosse IV sub-giganti V nane sequenza principale VI sub-nane molto larghe VII nane bianche Parametro che controlla lallargamento: PRESSIONE SUPERFICIALE Massa/Raggio La massa varia poco ! Perché i nomi: L=4πR 2 σT 4

45 H : astr. danese E. HERTZSPRUNG (1911) R : astr. americano H. RUSSEL (1913) Diagramma H-R Diagramma LUMINOSITÀ – TEMPERATURA (per le stelle)

46 Diagramma H-R (2)

47 Diagramma H-R (3), schematico

48 Diagramma H-R (4)

49 Diagramma H-R: rette di ugual raggio

50 Ogni stella al suo posto

51 Nella lavastoviglie non cè posto per …

52 Nel Diagramma H-R … sì !

53 3× T L

54 Proprietà globali stelle: Temperatura: K Raggi: 0, raggio del Sole Masse: 0,1 50 massa del Sole Luminosità: 0, luminosità del Sole

55 Perché è molto popolata la sequenza principale??

56 Se un extraterrestre ha a disposizione solo un minuto per studiarci, come puo fare ?

57 Osservandoci tutti simultaneamente !!

58 Grande durata Breve durata Effetto di selezione


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