L’evoluzione delle stelle

Come nasce una stella Le stelle sono nate dalla contrazione di nubi di gas e polveri per l’attrazione gravitazionale esercitata tra i materiali Durante la contrazione la densità e la temperatura della nube aumenta Si formano protostelle

Protostella Non è considerata una vera e propria stella perché ha una temperatura (centinaia di gradi Kelvin) insufficiente per iniziare la fusione nucleare Poco luminosa Emette onde infrarosse La durata di questa fase è inversamente proporzionale alla massa della protostella

Fusione nucleare Nelle stelle con temperatura compresa tra 1 e 7 milioni di kelvin si ha la reazione protone-protone:

Nelle stelle con temperature del nucleo superiori a 15 milioni di kelvin avviene il ciclo carbonio-azoto-ossigeno (CNO):

Nelle giganti rosse l’elio 4He si lega con gli elementi prodotti per formare materiali più pesanti come 12C, 16O, 20Ne, fino ad arrivare al Ferro, a questo punto la stella non produce più energia ma la consuma

Fase di stabilità Dopo aver raggiunto una temperatura interna di circa 1 milione di Kelvin, inizia la fusione nucleare dell’idrogeno La fusione produce molta energia che si trasferisce agli strati più esterni, facendoli espandere Quando la forza di espansione e di contrazione si eguagliano, la stella entra nella fase di stabilità

Le stelle con una massa pari a 10 volte quella del sole sono più luminose e calde (15 milioni di Kelvin nel nucleo), ma vivono solamente pochi milioni di anni, utilizzano il ciclo di fusione del carbonio-azoto-ossigeno (CNO) Le stelle con massa simile o inferiore a quella solare hanno una temperatura tra 1 e 7 milioni di Kelvin, in esse prevale la reazione protone-protone e vivono miliardi di anni

Fasi finali della vita La stella entra nella fase finale quando finisce l’idrogeno nel nucleo, quindi termina anche la produzione di energia Per l’assenza di energia, la stella inizia a contrarsi per la forza gravitazionale, aumentando di temperatura

Stelle con una massa inferiore a 0,5 masse solari Aumenta la densità della stella La stella diventa una nana bianca per poi spegnersi lentamente e diventare una nana nera In queste stelle i nuclei e gli elettroni degli atomi si separano, diventando indipendenti

Stelle di massa superiore a 0,5 masse solari Il nucleo della stella raggiunge i 100 milioni di kelvin Nel nucleo si ha la fusione dell’elio che produce carbonio 34He = 12C Esternamente al nucleo si ha la fusione con il ciclo CNO, il volume della stella aumenta fino a diventare una gigante rossa

Stelle di massa inferiore a 1,44 masse solari La stella non raggiunge la temperatura necessaria per la fusione del carbonio Diventa una nebulosa planetaria Il sistema espelle gli strati più esterni costituiti da idrogeno, carbonio e azoto La massa rimanente al centro diventa prima una nana bianca, poi una nana nera

Stella di massa superiore a 1,44 masse solari Con la fusione produce materiali sempre più pesanti (zolfo, silicio, magnesio,ferro…) che raccoglie in gusci di diversa densità Con la produzione del ferro, la stella consuma energia La stella esplode e diventa una supernova

Supernova Luminosità aumenta sino a un miliardo di volte Parte del materiale stellare disperso genera una nebulosa residuale Parte genera un’onda d’urto che può favorire la formazione di nuove stelle Il nucleo della stella implode e si trasforma in una stella di neutroni o in un buco nero

Stella di massa inferiore a 3-4 masse solari Si trasforma in una stella di neutroni Una stella di neutroni è una stella dove tutti i protoni e gli elettroni si fondono per diventare neutroni E’ detta anche pulsar (pulsating star) perché emette onde radio e raggi X con variazione ritmiche

Stella di massa superiore a 4 masse solari Continua la contrazione gravitazionale fino a una densità tale da creare un buco nero

Buchi neri Sono dei corpi estremamente densi che creano un “foro” nel tessuto spazio-temporale All’interno di questo “foro” l’attrazione gravitazionale è talmente elevata che attira al suo interno sia corpi che radiazioni

I buchi neri sono delimitati da zone dette orizzonte degli eventi, al suo interno la velocità di fuga è superiore a quella della luce Varie dimensioni e forme Alcuni astrofisici credono che i buchi neri siano dei collegamenti tra zone diverse dell’universo o tra universi paralleli Altri pensano che siano i luoghi da dove si generino nuovi universi