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 (10 7 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. Analizzando i tempi di scala dinamici per giustificare la simmetria sferica delle stelle in sequenza principale, si è ricavata l’equazione del’equilibrio idrostatico.

Utilizzando l’equazione dell’equazione dell’equilibrio idrostatico e la conservazione della massa, dopo opportune integrazioni, si è dedotto il teorema del viriale (E termica =-1/2 E grav ) constatando che le stelle sono sistemi legati a capacità termica negativa. Analizzando il contributo della pressione di radiazione, si è dedotta la massima massa di un stella in sequenza principale. 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 10 4 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”!