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NASCITA:Le stelle si formano grazie alla condensazione di gas e particelle in un punto della nebulosa.La forza prevalente all'inizio della vita della stella è la forza di gravità.Mano a mano che la materia si accumula per formare una protostella(prima che inizino le reazioni termonucleari)la temperatura aumenta e la protostella cresce di densità e massa ma diminuisce di diametro(quindi collassa) perché la forza di gravità non è contrastata dalle reazioni termonucleari.Quando la temperatura ha raggiunto i 10 milioni di kelvin(in genere dopo qualche decina di migliaia di anni)iniziano le reazioni termonucleari(reazioni di fusione dell'idrogeno in elio) e si forma una stella.Ora la stella rimane stabile di dimensioni,poiché le reazioni termonucleari contrastano la forza di gravità impedendo un ulteriore collasso della stella.
SEQUENZA PRINCIPALE: La vita di una stella dipende dalla massa ,più la massa e grande(di massa) e più la stella avrà vita breve,invece più sarà piccola(di massa) e più avrà vita lunga. Se una stella ha una massa piccola le reazioni termonucleari riescono a prevalere sull'attrazione gravitazionale per moltissimi anni,una stella che ha una massa di 1/10 masse solari resta su questa sequenza per 100 miliardi di anni. Se la stella ha una massa di 10 volte più grande di quella del sole 20 milioni di anni,se la stella ha una massa di 30-50 masse solari,allora la stella vivrà solo 4 milioni di anni perché la gravità della stella accelera le reazioni nucleari e la stella vive di meno.
DA SEQUENZA PRINCIPALE A(GIGANTI ROSSE-NANE BIANCHE): Quando la stella termina il combustibile nucleare(idrogeno)
se ha una massa inferiore a 0,5 masse solari: la stella si contrae diventando una nana bianca(densa e calda)che vive per alcuni miliardi di anni per poi evolvere in nana bruna e successivamente nana nera(stella opaca e fredda)non visibile perché supera l'era attuale dell'universo,infatti una nana nera avrebbe 100miliardi di anni mentre l'universo esiste da soli 20 miliardi di anni. In un sistema binario nel caso in cui un gigante o super gigante rossa si trovi affiancata a una nana bianca,quest'ultima assorbe i gas emessi dalla gigante/supergigante rossa,il che fa si che si inneschino nuove reazioni nucleari che portano la nana bianca ad evolversi in nova(una stella luminosissima che ha una magnitudine di 10-13unità)che però declina rapidamente ritrasformandosi di nuovo in nana bianca.Questa stella può avere una massa compresa tra 0.17 masse solari e 1.44 masse solari(il limite di Chandrasekhar).
se ha una massa maggiore a 0,5 masse solari:la stella si contrae alzando così la temperatura interna e quindi innescando nuove reazioni termonucleari(sempre le reazioni di fusione dell'idrogeno in elio)successivamente la stella si dilata aumentando sproporzionatamente di volume e trasformandosi in una gigante rossa(ciò può accedere in poche migliaia di anni o in milioni di anni,dipende sempre dalla massa).La gigante rossa si trova nella sequenza principale delle giganti rosse ed è una stella fredda all'esterno perché i gas dilatandosi si raffreddano,inoltre si sposta verso la parte rossa dello spettro.La stella trasformatasi in gigante rossa attraversa un periodo di instabilità spandendosi e contraendosi fin quando non avviene l'ultima contrazione che porta la temperatura interna 100 milioni di gradi kelvin.Questo fa si che si inneschino altre reazioni termonucleari questa volta la reazione è tra atomi di elio che danno atomi di carbonio.L'energia liberata da questa nuova reazione impedisce un ulteriore collasso della stella.
DA GIGANTI ROSSE A(NANE BIANCHE-SUPER GIGANTI ROSSE):Quando la stella ha trasformato tutto l'elio in carbonio attraversa un nuovo periodo di instabilità.
se ha una massa inferiore a 2 masse solari:Non possono innescarsi nuove reazioni termonucleari e quindi la stella si contrae trasformandosi in una nana bianca.
se ha una massa superiore ha due masse solari:La stella si contrae,e la sua temperatura interna raggiunge gli 800milioni di gradi kelvin permettendo la fusione dell'elio restante in carbonio e il carbonio si trasforma in ossigeno magnesio e neo.La stella a questo punto si rie spande diventando una super gigante rossa molto più grande di una gigante rossa.La super gigante rossa è divisa a strati con gli elementi più leggeri in alto e più pesanti in basso.In ogni strato avvengono reazioni diverse.Ogni volta che la stella esaurisce il combustibile si contrae nuovamente per innescare altre reazioni nucleari,l'ossigeno viene trasformato in silicio,zolfo,ecc.Ogni stadio di contrazione e espansione produce nuovi elementi,ma è più breve del precedente.Se la stella non ha una massa abbastanza grande non continua a produrre elementi più pesanti se invece la massa è grande la stella può raggiungere anche temperature di miliardi di gradi kelvin,e produrre elementi molto pesanti come il ferro. Raggiunta la formazione di nuclei di ferro la stella si ferma,perché la fusione di nuclei di ferro è una reazione che assorbe energia,e quindi non potrebbe avvenire. Le stelle permangono poco nella sequenza di super gigante rossa e gigante rossa perché le reazioni avvengono molto più rapidamente che nella sequenza principale.Per esempio il sole che si trasformerà in una gigante rossa restando in questo stadi per un miliardo di anni in confronto della vita attuale che è di 5 miliardi di anni.
DA SUPER GIGANTI ROSSE A (NANE BIANCHE-SUPERNOVA):Quando la stella termina tutti i combustibili.
se la stella ha una massa minore di 8 masse solari:La super gigante rossa espelle tutti gli strati superficiali,formando una nebulosa planetaria,della stella rimane solo il nucleo(una nana bianca)questo corpo ha una densità di(10 alla 9 kg per metro cubo).La materia all'interno delle nane bianche è allo stato degenere ciò vuol dire che gli elettroni si avvicinano moltissimo al nucleo ma non si fondono con il nucleo.La nana bianca si evolverà in nana nera dopo alcuni miliardi di anni per poi trasformarsi in un corpo opaco.
se la stella ha massa maggiore a 8 masse solari:La supernova esplode molto violentemente,aumentando anche di un miliardo di volte la sua luminosità,e espellendo tutti i gas superficiali a velocità prossime a quelle della luce.Ciò accade perché il nucleo collassando molto rapidamente emette un energia spropositata che fa dilatare moltissimo i gas esterni che vengono espulsi a velocità prossime a quelle della luce.La supernova in genere vive poche ore o al massimo alcune centinaia di anni.Ciò che rimane di questa spettacolare e disastrosa esplosione il nucleo (la supernova se vicina è visibile anche di giorno,"si presume che la stella cometa che videro i magi era appunto una supernova").
DA SUPERNOVA A(STELLA DI NEUTRONI.BUCO NERO):il nucleo che rimane della stella(la supernova esplosa)è estremamente caldo e denso e si può trasformare in buco nero o stella di neutroni.(stelle di neutroni e buchi neri sono modelli teorici perché non ancora osservati)
se la massa della stella è compresa tra 1,44 e 3 masse solari:La stella si trasforma in una stella di neutroni che non può collassare ulteriormente e resta così per sempre.Una stella di neutroni è una stella densissima che ha una densità di(10^17 chilogrammi per metro cubo)(basta pensare che un cucchiaino di questa stella pesa come la terra.Gli elettroni a differenza della nana bianca penetrano nel nucleo fondendosi con in protoni per formare neutroni.La stella ha l'aspetto di un fluido formato di soli neutroni(per questo ha una massa immensa) e non può collassare ulteriormente.Le stelle di neutroni sono poco luminose(meno di una nana bianca)e possono vedersi solo grazie a radiotelescopi.Secondo gli scienziati le stelle di neutroni sono dimostrabili grazie ai cosiddetti pulsar(stelle di neutroni che hanno un campo elettromagnetico e emettono un impulso elettromagnetico visibile ogni 33 millesimi di secondo,quando ci arriva l'impulso possiamo vedere la stella)e si trovano principalmente nelle nebulose create dall'esplosione della supernova.
se la massa è superiore a tre masse solari: la stella si trasforma in un buco nero.Un buco nero è un modello teorico,cioè non è stato dimostrato che esiste se non con modelli teorici o presunti buchi neri in regioni di spazio vuote.Il buco nero è un corpo opaco dove vige solo la forza di gravità e tutto è attratto compresi i fotoni da questa immensa massa,(nel buco nero non si può parlare ne di stato degenere ne di struttura a neutroni,ma di uno stato in cui appunto esiste solo la forza di gravità(il tempo e lo spazio in un buco nero non sono ordinari,il tempo è fermo e lo spazio è forato dall'immensa massa del buco nero(preciserò prossimamente in un capitolo apposito).
Gianluca Tozzi ©
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