Interrogativi su origine di materia, energia e loro manifestazioni nell’universo oggi conosciuto evoluzione delle stelle sequenza principale origine elementi nelle stelle origine elementi universo iniziale

Come , dove, quando si è formato il sistema solare ? (astronomia..) Significato di spazio, tempo ? Cosa esiste fuori dell’universo ? Quando ha avuto inizio l’universo? La scienza ricava informazioni sul cosmo che può “vedere” analizzando la luce che riceve Come,dove nascono le stelle, le nebulose, le galassie ? (astronomia, astofisica) Come , dove, quando si è formato il sistema solare ? (astronomia..) Ipotesi cosmologica del big-bang: evoluzione dell'universo Inizio sconosciuto: concentrazione di materia ed energia al altissima temperatura: esplosione e inizio della espansione annichilazione e riformazione di particelle elementari(materia,antimateria)

L’universo iniziale , dopo circa 1 secondo dal big bang ,presenta una elevata temperatura (10 miliardi di K°) elevato contenuto energetico una elevata densità di protoni, elettroni, neutroni (e antiparticelle) derivati dalla trasformazione di energia in materia,antimateria, e annichilazione in equilibrio Nei seguenti 15 minuti per effetto dalla espansione dell’universo e abbassamento della temperatura si rende possibile la sintesi di nuclei di elio e deuterio a partire da idrogeno (protone),neutroni Nei milioni di anni seguenti continuando espansione e raffreddamento ( 4000 °K) si rende possibile la sintesi di atomi di idrogeno (protone+elettrone) Si verifica disaccopiamento tra radiazione ed elettroni inizia comparsa della radiazione fossile oggi osservata : 3°K Dopo circa 1 miliardo di anni inizia la formazione di galassie e la nascita di stelle entro le quali avviene la sintesi di elio a partire da idrogeno e di altri elementi mediante successive fusioni in stelle più massicce

L’universo iniziale , dopo circa 1 secondo dal big bang ,presenta una elevata temperatura (10 miliardi di K°) elevato contenuto energetico una elevata densità di protoni, elettroni, neutroni (e antiparticelle) derivati dalla trasformazione di energia in materia,antimateria, e annichilazione in equilibrio protoni antiprotoni neutroni antineutroni elettroni positroni

Avviene la annichilazione materia e antimateria: permane un residuo di sola materia protoni, neutroni, elettroni protoni neutroni elettroni

Nei seguenti 15 minuti per effetto dalla espansione dell’universo e abbassamento della temperatura si rende possibile la sintesi di nuclei di elio e deuterio a partire da idrogeno (protone),neutroni protoni neutroni elettroni deuterio elio

Disaccoppiamento radiazione e materia_ espansione dell’universo radiazione iniziale a 3000°K subisce redshift cosmologico : oggi presenta una temperatura di 3°K :radiazione fossile temperatura 3000°K 3°K espansione

Nei milioni di anni seguenti continuando espansione e raffreddamento ( 4000 °K) si rende possibile la sintesi di atomi di idrogeno (protone+elettrone)

Big – bang : esplosione e rapida espansione sferica con creazione e annichilazione di particelle e antiparticelle (materia e antimateria) Temperatura elevatissima in rapida diminuzione con espansione

protoni neutroni elettroni Scomparsa della antimateria (problema…???) : rimane solo materia : protoni, neutroni,elettroni

idrogeno deuterio elio Prosegue la espansione e il raffreddamento: si formano atomi di idrogeno, deuterio, elio

residuano protoni,elettroni,neutroni si formano i primi atomi di idrogeno e di elio si formano le prime stelle

Dopo circa 1 miliardo di anni inizia la formazione di galassie e la nascita di stelle entro le quali avviene la sintesi di elio a partire da idrogeno e di altri elementi mediante successive fusioni in stelle più massicce

La sintesi degli elementi chimici avviene fondamentalmente nelle stelle quando la temperatura interna permette la fusione di nuclei più leggeri in nuclei più pesanti (fino al ferro…): tale temperatura raggiunge valori diversi in funzione della massa della stella in fase di collasso gravitazionale: stelle con la massa simile a quella solare possono raggiungere al loro centro temperature che permettono solo la trasformazione di idrogeno in elio: stelle più massicce possono attraverso fasi alterne di compressione ed espansione raggiungere temperature che permettono la sintesi di nuclei fino al ferro: oltre tale elemento la stella eventualmente esplode come supernova immettendo nello spazio gli elementi sintetizzati (altri elementi più pesanti possono essere prodotti mediante processi di neutronizzazione…) Popolazioni stellari: stelle molto antiche sono povere di elementi pesanti perché apparse quando il gas delle nebulose non era ancora inquinato da elementi sintetizzati in stelle massicce poi esplose stelle più recenti sono più ricche di elementi pesanti perché generate a partire da nebulose arricchite in elementi immessi dopo esplosione di supernove

Popolazioni stellari: stelle molto antiche sono povere di elementi pesanti perché apparse quando il gas delle nebulose non era ancora inquinato da elementi sintetizzati in stelle massicce poi esplose Non “ metalliche” popolazione II stelle più recenti sono più ricche di elementi pesanti perché generate a partire da nebulose arricchite in elementi immessi dopo esplosione di supernove “metalliche” popolazione I

Idrogeno >>> elio + energia Mentre la massa gassosa collassa, la temperatura verso l’interno aumenta fino a raggiungere valori (10.000.000 °…) che permettono l’inizio della fusione nucleare:l’energia irradiata permette di equilibrare la forza responsabile del collasso:la stella si mantiene costante come volume Idrogeno >>> elio + energia

Terminata la fusione dell’idrogeno centrale, riprende il collasso della massa gassosa: mentre la parte centrale collassa e si riscalda, la parte periferica si espande rapidamente per effetto della radiazione proveniente dall’interno: la temperatura diminuisce e il colore passa verso il rosso:nasce una gigante rossa che poi disperderà lentamente energia e massa senza più permettere ulteriori fusioni: si evolverà verso la fase di nana bianca, nana nera…

Sintesi di elementi in stelle più massicce del sole mediante fasi alterne di compressione ed espansione si possono ottenere temperature sempre più elevate che permettono la sintesi di elementi fino al ferro (oltre avviene il collasso ed esplosione della stella, con immissione degli elementi sintetizzati nello spazio circostante)

Inizio evoluzione da nebulosa a stella:da sistema stabile a instabile Nebulosa , composta da gas idrogeno, elio, polveri varie ed elementi derivati da stelle precedenti ,a bassa temperatura, poco visibile,in lenta rotazione: inizia a collassare e comprimendosi si riscalda e diventa luminosa

Inizio fusione nucleare Proseguendo la contrazione anche la temperatura e la luminosità aumentano: quando al centro della stella si raggiunge una temperatura di circa 10 milioni di gradi inizia la fusione che trasforma idrogeno in elio liberando energia:la stella mantiene un raggio più o meno costante:entra nella sequenza principale ove rimane per la maggior parte della sua esistenza

Nebulosa , composta da gas idrogeno, elio, polveri varie ed elementi derivati da stelle precedenti ,a bassa temperatura, poco visibile,in lenta rotazione: inizia a collassare e comprimendosi si riscalda e diventa luminosa Evoluzione da nebulosa a stella sequenza principale: sole Proseguendo il collasso si origina una protostella e alla fine nasce una stella inizia la reazione nucleare che trasforma idrogeno in elio: la stella entra nella sequenza principale, zona di stabilità

Sequenza principale Quando termina la fusione dell’idrogeno del centro, riprende la contrazione al centro con espansione della parte periferica:la stella si espande e riduce la temperatura:diventa rossa ed esce dalla sequenza principale

Evoluzione: stella esce da sequenza principale Quando la stella ha terminato la trasformazione dell’idrogeno presente nella parte centrale , in elio, riprende a espandersi diventando una stella di colore rosso e dimensioni sempre più grandi , uscendo dalla sequenza principale; diventa una stella rossa, gigante rossa

La stella rossa diventa un gigante rossa: questa , in funzione della massa residua, si trasforma in una nebulosa planetaria, con nana bianca al centro, che può continuare a perdere energia e diventare una nana nera e scomparire

Evoluzione da gigante rossa a nana bianca - nera Se la massa residua della stella è poco maggiore di quella del sole, la stella rossa gigante perde molta della sua massa e diventa una nana bianca circondata da un alone di materia (nebulosa planetaria): la nana bianca potrà trasformarsi in una nana nera

La gigante rossa può invece, se possiede una grande massa, diventare una supergigante rossa e poi trasformarsi in una supernova che esplodendo può trasformarsi in una stella a neutroni o in un buco nero

La supergigante si trasforma in supernova: continua sintesi di elementi chimici: questa esplode originando una stella neutronica o un buco nero

si formano le prime galassie entro le quali evolvono le supernove si formano gli elementi chimici per fusione all'interno delle supernove Si formano nuove stelle con gas arricchito degli elementi espulsi nella esplosione delle supernove

si formano nuove stelle, si evolvono stelle nane,giganti,a neutroni, buchi neri.

Evoluzione stellare Stella rossa stella protostella Gigante rossa Nebulosa in fase di contrazione Nebulosa planetaria Nana bianca Supergigante rossa Nebulosa gassosa Nana nera Stella neutronica supernova Buco nero

Si formano nuove galassie e ammassi di stelle si formano ammassi di galassie e superammassi di galassie

Si formano i pianeti attorno al sole per aggregazione del materiale legato gravitazionalmente alla stella sole in formazione

all'interno del sistema solare,sul pianeta terra, compaiono i primi esseri viventi?? inizia la trasformazione degli esseri da procarioti a eucarioti, e continua fino alle forme attuali