LE STELLE

Le stelle Corpi celesti di grande massa, che producono al loro interno energia mediante fusione nucleare, e la emettono sotto forma di radiazioni elettromagnetiche.

Le stelle: principali caratteristiche Dimensioni: il raggio delle stelle può variare da centinaia di volte minore a migliaia di volte maggiore il raggio solare R⊙ Massa: la massa delle stelle può variare da 1/10 a più di 120 volte la massa solare M⊙ Temperatura superficiale: varia da 3.000 K a 60.000 K Radiazioni elettromagnetiche Luminosità

Dimensioni

Temperatura Il colore delle stelle dipende dalla loro temperatura superficiale Le stelle molto calde emettono soprattutto radiazioni luminose corrispondenti al colore blu, quelle con temperature intermedie appaiono gialle e quelle più fredde rosse

Stelle ed energia Le stelle producono energia, sotto forma di radiazioni elettromagnetiche. L’energia è prodotta mediante reazioni di fusione nucleare all’interno della stella (nocciolo) Avvengono per prime le reazioni di fusione dell’idrogeno (H) che portano alla formazione di elio (He)

Luminosità L’analisi delle radiazioni elettromagnetiche emesse dalle stelle in ogni direzione nello spazio consente di ricavare informazioni sulle loro caratteristiche La luminosità apparente di una stella è la luminosità misurata dalla Terra La luminosità assoluta è la quantità di energia irradiata nell’unità di tempo da una stella

Diagramma H-R

Il diagramma H-R descrive la relazione tra la temperatura superficiale delle stelle e la loro luminosità

Il 90% delle stelle si colloca lungo una fascia detta sequenza principale

Il diagramma H-R permette di ricostruire e interpretare l’evoluzione delle stelle

Evoluzione stellare

Evoluzione stellare L’evoluzione stellare è l’insieme di tutti gli eventi compresi tra la nascita e la morte di una stella. 1. Nascita delle stelle 2. Fase stabile (sequenza principale) 3. Fase instabile 4. La morte delle stelle

Evoluzione stellare La durata e la modalità con cui si realizzano le diverse fasi non sono uguali per tutte le stelle, ma dipendono dalla loro massa. Stelle di massa maggiore si sviluppano e muoiono più rapidamente: Contrazione gravitazionale più violenta Reazioni di fusione nucleare più veloci

Evoluzione stellare: NASCITA DELLE STELLE Le stelle si formano da nebulose di polveri e gas per effetto della forza di gravità. All’interno delle nebulose si possono formare “grumi” di materia che si accrescono attirando una quantità di materia sempre maggiore. Questo processo prende il nome di “collasso gravitazionale”.

Evoluzione stellare: NASCITA DELLE STELLE Con il proseguire dell'addensamento e della contrazione, l'energia gravitazionale aumenta e aumenta anche la temperatura del corpo gassoso, che si trasforma in una protostella. Quando il nucleo della protostella raggiunge la temperatura di 10 milioni di gradi si innescano le reazioni di fusione nucleare dell’idrogeno. Il corpo non si contrae più. La protostella diventa una stella.

NGC 3603 starburst region, 22.000 ly

nebulose 5.700 al

Nebulosa di Orione, 1.270 al

Evoluzione stellare: FASE STABILE Dopo la nascita una stella entra in una fase stabile che dura circa il 70% della vita della stella. Durante questa fase la stella nel suo nucleo consuma Idrogeno trasformandolo in Elio ed energia. L’energia prodotta genera una “pressione di radiazione” che si oppone al “collasso gravitazionale”, quindi la stella in questa fase non si contrae.

fase stabile Il “collasso gravitazionale” è in equilibrio con la “pressione di radiazione” generata dalle reazioni nucleari nel nucleo della stella.

Evoluzione stellare: FASE INSTABILE Quando tutto l’idrogeno è convertito in elio, la stella riprende a contrarsi. La contrazione gravitazionale riscalda nuovamente il nucleo che può raggiungere una temperatura sufficiente (100 milioni di gradi) ad innescare le reazioni di trasformazione dell’elio in carbonio. La stella diventa una gigante rossa o una supergigante rossa.

Betelgeuse, supergigante rossa

Evoluzione stellare: LA MORTE DELLE STELLE Nella fase finale le stelle con massa inferiore a 8 masse solari si trasformano in nane bianche, passando quasi sempre attraverso uno stadio detto nebulosa planetaria. La nana bianca è un corpo caldo e molto denso, non produce più energia e si spegnerà raffreddandosi.

star cluster NGC 6791 13,300 ly (white dwarfs) NANE BIANCHE

nebulosa planetaria Involucro incandescente di gas ionizzato in espansione, espulso durante la fase terminale da alcuni tipi di giganti e supergiganti rosse. Ncg 2392 eskimo nebulosa planetaria, 3000 a.l.

NGC 6543, la Nebulosa planetaria Occhio di Gatto, 3.300 a.l.

Evoluzione stellare: LA MORTE DELLE STELLE Le stelle con massa superiore a 8 masse solari attraversano una fase catastrofica e si trasformano in supernovae. Si verifica un’esplosione. Il residuo della supernova si trasforma in una stella a neutroni o in un buco nero.

Nebula Crab , Nebulosa del Granchio SN 1054, resti di una supernova, 6 Nebula Crab , Nebulosa del Granchio SN 1054, resti di una supernova, 6.500 anni luce di distanza. Orange: hydrogen gas, Blue: neutral oxygen, Green: sulfur, Red: doubly-ionized oxygen.

Nel marzo del 1994 il telescopio Hubble fotografa, nei pressi della galassia NGC 4526, 60 milioni di anni luce (Mly) di distanza, l’esplosione di una supernova.

Evoluzione stellare: LA MORTE DELLE STELLE Le stelle a neutroni sono in rapidissima rotazione e sono composte solo da neutroni, hanno densità enorme. In un buco nero nulla può vincere la forza di gravità

Stella di neutroni / Pulsar Pulsar (stella a neutroni) della Nebulosa del Granchio (10 km diametro)

Buco nero stellare: Cygnus X-1 Cygnus X-1 (8.100 al) è una sorgente di raggi X posta nella costellazione del Cigno, ed è considerata come una delle più probabili candidate ad ospitare un buco nero stellare. V404 Cygni (7.800 al), sorgente simile, potrebbe ospitare il buco nero più vicino al pianeta Terra attualmente conosciuto.

Evoluzione stellare: RIASSUNTO

Storia evolutiva del Sole