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

Presentazione sul tema: "La nascita delle stelle e dei sistemi planetari Francesco Palla Osserrvatorio di Arcetri Padova, dicembre 2006."— Transcript della presentazione:

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

2 La Via Lattea la nostra Galassia

3 Buchi nel cielo stellato?

4 stelle gas polvere La Via Lattea

5 Le nubi scure di polvere e … di gas molecolare

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

7 stelle gas polvere Galassia di Andromeda

8 Le Antenne Galassie in collisione

9 Formazione stellare nell’universo primordiale: le prime stelle…

10 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

11 Nubi di gas…

12 e nubi di polvere

13 Buchi nel cielo stellato?

14 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.”

15 Herschel scopre la radiazione Infrarossa nel 1800.

16 Herschel scopre la Radiazione Infrarossa nel 1800

17 Vedere la luce attraverso il buio

18 Emissione CO Ottico

19 Dove nascono le stelle (con il telescopio spaziale Hubble)

20 Nebulosa Aquila

21

22

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

24 100 milioni di anni dopo… le Pleiadi

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

26 Nube nterstellare 1pc

27 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

28 Nube interstellare 1pccollassogravitazionale 10 000 AU

29 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

30 Nube interstellare 1pccollassogravitazionale 10 000 AUprotostella t =10 4 -10 5 yr

31 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

32 Nube interstellare 1pccollassogravitazionale 10 000 AUprotostella t =10 4 -10 5 yr Stella T Tauri jet Disco di accrescimento 100 AU t =10 6 -10 7 yr

33 Dischi protoplanetari: breve digressione E. Kant 1724-1804 P.S. Laplace 1749-1827 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

34 Nube interstellare 1pccollassogravitazionale 10 000 AUprotostella t =10 4 -10 5 yr Stella T Tauri jet Disco di accrescimento 100 AU t =10 6 -10 7 yr Stella di Sequenza Principale sistema planetario 50 AU t >10 7 yr

35 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

36 Massa (masse solari) Durata (anni) 253 milioni 1515 milioni 3500 milioni 1.53 miliardi 1 (Sole)10 miliardi 0.7515 miliardi 0.5200 miliardi

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

38 La costellazione di Orione

39

40 Betelgeuse Rigel Spada di Orione Cintura di Orione

41 Ottico…

42 Infrarosso!

43 Infrarosso … e

44 Viaggio nella Grande Nebulosa di Orione

45

46 HBL Sun Brown Dwarfs La Funzione Iniziale di Massa nell’ammasso di Orione Massa stellare (masse solari) Log Numero (massa) 10 1 0.08

47 Le stelle si formano in gruppi/ammassi di 1000-10000 stelle La maggior parte delle nuove stelle sono simili al Sole e anche più piccole: 0.2-0.5 M 0  tempi di vita nucleare di 12-25 miliardi/anni Stelle di grande massa (10-40 M 0 ) sono molto più rare (1/1000-10000)  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

48 AU = unità astronomica, distanza Terra-Sole

49 4.5 Mld di anni dopo: la ricerca di altri sistemi planetari

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

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

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

53 http://exoplanets.org

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

55 Sistema Solare Sistema Extrasolare

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

57 rene@astro.su.se DARWIN SCFAB 21 November 2002 page: 57 Alla ricerca dell’atmosfera vivente! I segni della vita! 681012141618 CO 2 H2OH2O H2OH2O O3O3 Wavelength (  m) Intensità Intensità Sagan et al. 1993 Nature 365, 715 Venere, Terra, Marte

58 Alla ricerca di E.T.  Darwin & Kepler

59 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 >100-1000-10000 stelle  interazioni…

60 Fine

61

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