La nascita delle stelle e dei sistemi planetari Francesco Palla Osserrvatorio di Arcetri Padova, dicembre 2006

La Via Lattea la nostra Galassia

Buchi nel cielo stellato?

stelle gas polvere La Via Lattea

Le nubi scure di polvere e … di gas molecolare

La Grande Nube di Magellano: la galassia satellite della Via Lattea

stelle gas polvere Galassia di Andromeda

Le Antenne Galassie in collisione

Formazione stellare nell’universo primordiale: le prime stelle…

Lo spazio tra le stelle non è vuoto La materia interstellare: “nubi” di gas e polvere Gas: Idrogeno molecolare (H 2 ), CO, H 2 O, NH 3 … Polvere: “sabbia” molto fine di silicati, grafite… Le stelle nascono dalle nubi di gas e polvere Formazione stellare: il fenomeno più comune nell’universo

Nubi di gas…

e nubi di polvere

Buchi nel cielo stellato?

William Herschel e la scoperta della radiazione infrarossa “...the full red falls still short of the maximum of heat; which perhaps lies even a little beyond visible refraction. In this case, radiant heat will at least partly, if not chiefly, consist, if I may be permitted the expression, of invisible light.”

Herschel scopre la radiazione Infrarossa nel 1800.

Herschel scopre la Radiazione Infrarossa nel 1800

Vedere la luce attraverso il buio

Emissione CO Ottico

Dove nascono le stelle (con il telescopio spaziale Hubble)

Nebulosa Aquila

nube interstellare ammasso stellare contrazione gravitazionale (1-10 milioni di anni) La nascita delle stelle: l’irresistibile attrazione della gravità

100 milioni di anni dopo… le Pleiadi

Dal gas diffuso alle Stelle e Pianeti Nube Log Densità (cm ) -3 Log Raggio (pc) Disco Stella Terra Nucleo

Nube nterstellare 1pc

1.La nube interstellare Dimensioni: milioni di volte il sistema solare Massa: migliaia di volte la massa del Sole Temperatura: 10 – 100 K (263 – 253 sotto zero!) Nelle nubi esistono regioni più dense (“globuli”) - dimensioni: 10,000 volte il sistema solare - massa: alcune volte la massa del Sole

Nube interstellare 1pccollassogravitazionale AU

2. Collasso gravitazionale Se la gravità di un “globulo” vince la pressione del gas, il globulo comincia a contrarsi. Quando le dimensioni si sono ridotte a circa 100 volte il sistema solare, la temperaura al centro comincia ad aumentare Durata: 0.1 – 1 milioni di anni

Nube interstellare 1pccollassogravitazionale AUprotostella t = yr

3. Fase proto-stellare Il globulo è adesso una sfera gassosa calda (10,000 K) (protostella) circondata da un disco circumstellare La protostella riceve materia dal disco, e la sua massa aumenta (accrescimento) Il disco a sua volta riceve ancora materia dalla nube Durata: 0,1 milioni di anni

Nube interstellare 1pccollassogravitazionale AUprotostella t = yr Stella T Tauri jet Disco di accrescimento 100 AU t = yr

Dischi protoplanetari: breve digressione E. Kant P.S. Laplace Una nube in rotazione lenta, gradualmente attirata dalla sua stessa forza graviazionale e appiattita in un disco rotante, dette origine al Sole e ai pianeti. Ipotesi nebulare di Kant-Laplace

Nube interstellare 1pccollassogravitazionale AUprotostella t = yr Stella T Tauri jet Disco di accrescimento 100 AU t = yr Stella di Sequenza Principale sistema planetario 50 AU t >10 7 yr

4. Nasce la stella La protostella continua a contrarsi fino a raggiungere circa 3 volte le dimensioni del Sole Temperatura alla superficie: 4000 K (superficie del Sole: 5800 K) Temperatura al centro: 10 milioni K (centro del Sole: 15 milioni K) Si “accendono” le reazioni di fusione nucleare al centro della protostella: l’energia prodotta crea la pressione che bilancia la forza di gravità

Massa (masse solari) Durata (anni) 253 milioni 1515 milioni 3500 milioni 1.53 miliardi 1 (Sole)10 miliardi miliardi miliardi

Una culla di stelle nel cielo: la Grande Nebulosa di Orione

La costellazione di Orione

Betelgeuse Rigel Spada di Orione Cintura di Orione

Ottico…

Infrarosso!

Infrarosso … e

Viaggio nella Grande Nebulosa di Orione

HBL Sun Brown Dwarfs La Funzione Iniziale di Massa nell’ammasso di Orione Massa stellare (masse solari) Log Numero (massa)

Le stelle si formano in gruppi/ammassi di stelle La maggior parte delle nuove stelle sono simili al Sole e anche più piccole: M 0  tempi di vita nucleare di miliardi/anni Stelle di grande massa (10-40 M 0 ) sono molto più rare (1/ )  tempi di vita nucleare di 3-5 milioni di anni La frequenza stellare ha una legge di potenza come le formiche e gli elefanti sulla Terra… La frequenza delle masse stellari

AU = unità astronomica, distanza Terra-Sole

4.5 Mld di anni dopo: la ricerca di altri sistemi planetari

Michel Mayor & Didier Queloz: 1995 Osservatorio dell’Alta Provenza (1.8m) 51 Peg: primo pianeta pianeta invisibile Variazione moto stella Indotto dal pianeta

Transiti di pianeti sul disco stellare: rari & difficili Variazione della luminosità col tempo

Tutti i 182 pianeti scoperti sinora attorno a stelle di tipo solare (dic 2006)

Circa 180 sistemi planetari in orbita attorno a stelle di tipo solare scoperti fino ad oggi: nessuno di questi è simile al Sistema Solare…

Sistema Solare Sistema Extrasolare

Il primo pianeta di massa simile alla Terra: μ Arae  14 MΘ Luglio 2005

DARWIN SCFAB 21 November 2002 page: 57 Alla ricerca dell’atmosfera vivente! I segni della vita! CO 2 H2OH2O H2OH2O O3O3 Wavelength (  m) Intensità Intensità Sagan et al Nature 365, 715 Venere, Terra, Marte

Alla ricerca di E.T.  Darwin & Kepler

Domande fondamentali: Siamo figli delle stelle? Sì, chimicamente (produzione elementi chimici) geneticamente (dischi circumstellari) Siamo figli di tutte le stelle? Mah, maggioranza di stelle non ha pianeti di tipo Giove entro 4 AU maggioranza di stelle in sistemi binari maggiornaza di stelle in ammassi di > stelle  interazioni…

Fine

Dove trovare tutte le risposte… (Wiley-VCH 2004)