Diagramma H-R

Materie:Appunti
Categoria:Astronomia

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Testo

Nel diagramma H-R ogni stella è individuata da un punto cui corrispondono 2 coordinate: sull’asse delle ascisse la classe spettrale di appartenenza, sulle ordinate la luminosità assoluta. La prima indica la temperatura superficiale della stella e vengono disposte in ordine di temperatura decrescente da sinistra a destra. La luminosità è assegnata in modo da dare 1 al Sole. In alto + grandi e luminose, in basso… la maggior parte delle stelle si trovano nella sequenza principale, in cui le stelle appaiono in modo decrescente di dimensioni e temperatura, dalle giganti blu alle nane rosse. Luminosità= massa 3,5. Al di sopra della sequenza principale si trova un gruppo di stelle molto luminose, ma fredde, giganti e supergiganti rosse. A sinistra in basso ci sono un gruppo di stelle piccole, calde, nane bianche e azzurre. L’interpretazione del diagramma si basa su queste ipotesi: 1) la posizione di una stella dipende da vari fattori, massa età composizione chimica, che si modifica nel tempo e si spostano. 2) le stelle rappresentate si trovano in momenti diversi della loro evoluzione. 3) gli addensamenti sono i punti + frequenti in cui corrispondono le condizioni fisiche(temper. E lumin.).
L’evoluzione delle stelle, ossia i cambiamenti che subiscono le stelle dal momento in cui cominciano a brillare fino alla loro morte, spesso in seguito a fenomeni esplosivi. Sono studi teorici, basati sulle leggi fisiche e non su esperimenti. Però il motivo x cui si può dire che le stelle non restano immutate nel tempo è perché l’emissione di radiazioni elettromagnetiche da parte di un corpo produce il consumo di energia. L’unica fonte in grado di sviluppare così tanta energia è l’energia liberata dalle reazioni termonucleari, reazioni di fusione di nuclei atomici. Il nucleo formato da queste reazioni è sempre + leggero rispetto alla somma delle masse dei nuclei iniziali. Quindi c’è una perdita di massa, che si trasforma in energia.
Nascita di una stella. Si formano x la condensazione di polveri e gas interstellari. Ammassi di gas + denso (nebulose interstellari), che contengono maggiormente idrogeno ed elio. La forza gravitazionale tende a far cadere le particelle dei gas e le polveri verso il centro della nube, nel quale si forma una protostella (o nocciolo), che si scalda lentamente grazie all’energia gravitazionale. Qnd questa supera i 10 milioni di Kelvin diventa stella.
Dalla sequenza principale alle giganti rosse. In 1 stella temperatura e pressione crescono fino a raggiungere al centro valori elevati. Gli strati esterni si comportano come un gas ionizzato, rarefatto e caldo, all’interno la materia cambia forma x le elevate temperature. Elettroni e nuclei hanno forza cinetica elevata e si fondono nello scontro. Qui nel nocciolo quindi si formano reazioni termonucleari, che portano alla formazione di nuclei di elio (componente fondamentale) partendo da nuclei di idrogeno. La stabilità delle stelle è dovuta al contrasto tra contrazione gravitazionale e tendenza a espandersi dell’involucro esterno perché riceve energia dal nucleo. Uscendo dalla prima fase a causa della mancanza di idrogeno la stella riprende a contrarsi. Se ha 1 massa inferiore a 0.5 masse solari si trasformano in nane bianche e si spengono. Invece superiore a 0.5 si espande e si trasforma in gigante rossa, il quale stadio ha una durata fortemente minore rispetto allo stadio di sequenza principale.
Le fasi finali. Iniziano qnd non avvengono + reazioni termonucleari, il nucleo non contrasta + la forza gravitazionale che spinge i materiali a collassate. Le stelle con meno di 4 masse solari rimangono instabili ed espellono gli strati esterni che dilatano formando nebulose planetarie. Il nucleo diventa piccolo caldo e denso, nana bianca, la quale non si contrae + ma nel corso di miliardi di anni si raffredda, diventando nana nera, un corpo denso e scuro, non visibile. Le novae sono stelle con massa inferiore a 0.5 masse solari, che si trasformano subito in nane bianche e, a causa di forti esplosioni all’interno di queste, aumentano di luminosità anche di 1 milione di volte. Una supernova è una stella che supera 4 masse solari che esplode violentemente aumentando la luminosità anche di 1 miliardo di volte. Ciò avviene qnd il nucleo collassa rapidamente e libera in breve tempo grande quantità di energia gravitazionale, che dilata l’involucro esterno velocemente eliminandolo nello spazio. Le stelle a neutroni hanno un diametro di circa 10 km, entro i quali la densità è elevata (1017kg/m3). Ma gia a 109 kg/m3 i protoni si combinano con gli elettroni e penetrando nel nucleo diventano neutroni, il nucleo non esiste + e la stella è un unico fluido composto per lo + da neutroni. Le pulsar sono oggetti celesti che emettono onde radio a intervalli. In realtà sono stelle a neutroni dotate di un campo magnetico, che, ruotando su se stesse, su un’asse che non coincide con quello magnetico, perdono energia. Un buco nero è una stella con maggiore forza gravitazionale, che impedisce la perdita di qualsiasi particella o segnale luminoso.
Le galassie. Sono i sistemi organizzati di cui fanno parte le stelle. Tutte le stelle che possiamo vedere fanno parte della nostra galassia, la Via Lattea. Le dimensioni delle galassie possono essere molto diverse (n di stelle), e la distanza tra le stelle è enorme. Ci sono galassie ellittiche, forma ovoidale, al loro interno mancano stelle giovani, predominano stelle in fase di vita avanzata (colore rosso). Le galassie a spirale, formate da un massimo di luminosità al centro e bracci intorno a spirale. Contengono stelle azzurre giovanili e polveri interstellari. Nella sottoclasse gruppo S (spirale ordinata) i bracci partono dal disco centrale; nel gruppo SB (spirale barrata) il disco centrale è attraversato da una barra dalla quale partono i bracci. Le galassie fanno parte di sistemi + ampi detti ammassi, il nostro ammasso di galassie è denominato gruppo locale. Ogni galassia presenta un moto di rotazione intorno al suo nucleo centrale, e un moto di traslazione insieme alle altre galassie. La forza responsabile del moto è quella gravitazionale, ma la velocità di traslazione di alcune galassie nel loro ammasso supera di molto i valori previsti applicando la legge di gravitazione e ciò indica, che in molti ammassi c’è 1 massa maggiore di quella osservata. L’eventualità di scontro è scarsa perché la densità è troppo bassa, quindi se avviene non sarà tragico. Quasar: oggetti quasi stellari; nuclei galattici così brillanti da sembrare oggetti stellari ordinari. In realtà si tratta di oggetti luminosi situati ai confini osservabili dell’universo. La Via Lattea è una galassia a spirale ordinaria abbastanza grande. Il nucleo galattico, nella costellazione del sagittario ha una forma quasi sferica ed è caratterizzato da un’attività di emissione specialmente nel campo dei raggi x, delle onde radio e dell’infrarosso. Intorno al disco si osserva un alone costituito da stelle vecchie e da ammassi di stelle detti ammassi globulari.
Origine dell’universo. Cosmologia: studio dell’evoluzione dell’universo, su basi e ipotesi scientifici, anche se non si potrà mai verificare l’esattezza di un’ipotesi, in quanto l’universo è un evento unico e irripetibile. Nel nostro secolo, grazie alle nuove scoperte si è aperta una strada, si è stabilito che l’universo muta nel tempo. Ora infatti è in espansione perché le galassie si stanno allontanando dalla Via Lattea. L’allontanamento delle galassie è espresso da Hubble ( v=H d) v è la velocità di allontanamento in km/s, H è la costante di Hubble, d è la distanza espressa in Mpc. La legge di Hubble è stata verificata sempre, anche se è difficile applicarla alle galassie appartenenti al Gruppo Locale. La legge fornisce anche un metodo x determinare la distanza delle galassie + lontane. Per spiegare l’espansione dell’universo è stata formulata la teoria del big bang, l’esplosione da cui tutto è nato. Prima di ciò tutto era concentrato in una sfera piccolissima, di temperatura elevatissima e densità infinita. All’immagine dell’universo si contrappone l’idea di un Universo stazionario, uniforme nel tempo e nello spazio, che non ha un inizio preciso. Secondo questa teoria nuove galassie prenderebbero il posto di quelle che si sono allontanate e ogni regione dell’Universo avrebbe sempre una densità stabile. Secondo la teoria del big bang l’Universo nasce 20-15 miliardi di anni fa, e l’esplosione iniziale avrebbe diminuito la temperatura e nei successivi 15 minuti sarebbe ancora diminuita formandosi nuclei di deuterio ed elio. 20 minuti dopo il big bang l’Universo era gas ionizzati (idrogeno ed elio), che si espandevano raffreddandosi. Il processo continuò x 1 milione di anni. Scesa la temperatura a 3000-4000 K nuclei ed elettroni potevano aggregarsi formando veri e propri atomi. Alla fine di questo processo si sono formate le galassie e le stelle. Il resto dei processi sono oscuri, ma si pensa che a fermare l’espansione dell’Universo sia l’attrazione gravitazionale, che dipende dalla quantità di materia e quindi dalla densità. Se la densità arresta la dilatazione, questo si contrarrà su se stesso, è un Universo chiuso. Invece l’Universo aperto allontanerà sempre di + le galassie e sarà sempre + oscuro e vuoto.

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