L’evoluzione delle stelle

1. L’evoluzione delle stelle

2. 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

3. 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

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

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

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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

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

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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

15. 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

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

17. 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

18. 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