Post on 01-Apr-2016
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Polvere di stelleErnesto G. Ammerata
Copyright © 2013 Ernesto G. Ammerata
Tutti i diritti riservati
A quel bambino che sognava le stelle
Indice
Prefazione
Parte prima: le stelle e loro classificazioneLe stelle e la legge di Wien
Classificazioni spettrali
Le classi di luminosità
Analisi spettroscopica
La formazione delle stelle
La vita delle stelle
Parte seconda: le stelle di diversa dimensioneIl cane Maggiore e VY Canis Majoris
Orione e Betelgeuse
L’Orsa Minore e Pherkad
I Gemelli e Polluce
Il Cefeo e Eta Cephei
Pegaso e 85 Pegasi
Il Pittore e Kapteyn
Le Nane Bianche, la pressione di degenerazione degli elettroni e il sole
Stelle di neutroni
Le Pulsar
I Buchi Neri
Parte Terza: Le Nebulose, le Galassie e i QuasarLe Nebulose
Le Galassie
I Quasar
Prefazione
Nella società consumistica in cui viviamo e che va sempre di fretta, non c’è posto per i sognatori e per i sogni, tanto meno per prendersi qualche momento e alzare gli occhi al cielo e osservare gratuitamente lo spettacolo che la natura ci offre, tanti puntini luminosi che in silenzio sembrano osservarci.Le stelle, questi testimoni silenziosi dell’umanità che sono lì da sempre, sembrano tutte uguali, eppure anche al meno esperto mostrano delle differenze di luminosità e dimensioni.Per chi non è un astronomo queste differenze, non dicono molto, ma nella realtà esistono. Le stelle che seppur con differenti luminosità sembrano tutte uguali in realtà non lo sono affatto, questo è il tema fondamentale di questo libro, in esso infatti cercherò di spiegare in maniera semplice,sintetica e scientifica le differenze delle stelle, la loro natura, la loro evoluzione, morte e i loro agglomerati come gli ammassi stellari, le galassie e tanto altro ancora.Non ci limiteremo però solo a una descrizione delle stelle, ma parleremo anche di qualche costellazione e dei miti ad esse legati.La mitologia soprattutto nell’antichità era di enorme importanza nelle scienze del cielo, oggi la possibilità di riconoscere le stelle è legata alle costellazioni di cui fanno parte e come sappiamo ogni costellazione ha il suo nome e il suo mito annesso.Per ultimo ci occuperemo della culla delle stelle, le nebulose, delle isole di stelle le gallassie e di quegli oggetti misteriosi detti quasar che sono i più lontani oggetti mai osservati, quasar nome che sta per oggetti quasi stellari.Mi scuserà il lettore per qualche imprecisione che magari potrà riscontrare nel testo, ma tenga presente che non sono un astronomo professionista, ma solo un appasionato e una persona che ha svolto studi scientifici.Mi auguro che questo libro possa chiarire ai molti che non sono del mestiere alcune delle principali caratteristiche delle stelle che in silenzio ossevano l’umanità dalla notte dei tempi, buona lettura a tutti.
Parte prima
Le stelle e loro classificazione
Le stelle e la legge di Wien
Osservando il cielo la notte e in particolar modo durante le limpide serate estive, le
stelle appaiono come migliaia di puntini luminosi, diversi per intensità, dimensione e
colore. In effetti, sin dall'antichità, gli uomini congiungendo con delle linee
immaginarie le varie stelle hanno disegnato in cielo figure mitologiche di animali o di
oggetti della vita quotidiana. Così nacquero le costellazioni, che raccolgono in una
porzione di cielo stelle che nella realtà sembrano vicine solo per un effetto prospettico
ma che invece sono distanti tra loro milioni o miliardi di chilometri.
Le stelle, si sono meritate l'appellativo di fisse, anche se come tutti i corpi del sistema
solare, esse si muovono (moto proprio), ma così lentamente che per notare gli
spostamenti si dovrebbero attendere migliaia di anni. Ciò accade perché a differenza
dei pianeti, esse si trovano a distanze enormi da rendere l'angolo che deriva dallo
spostamento quasi impercettibile.
Una stella può essere definita come un'enorme sfera di gas caldissimo, principalmente
idrogeno ed elio, che produce energia attraverso il processo di fusione nucleare.
In effetti, questo è un tipico esempio in cui la natura applica la famosa equazione di
Einstein E=mc^2, in essa il famoso scienziato spiega che l'energia e la massa sono
equivalenti, una può essere trasformata nell'altra, l'energia e la massa sono le due
facce della stessa medaglia.
Una stella, diciamo A che ha una massa maggiore rispetto a un'altra stella diciamo B
brucerà in un determinato intervallo più conbustibile nucleare e quindi avrà una vita
più breve rispetto alla stella di massa inferiore.
Su quest’argomento torneremo più avanti quando spiegheremo l'evoluzione stellare.
Gli astronomi nel corso del tempo hanno attribuito nomi propri alle stelle, per lo più
di origine greca, araba o latina. Altre stelle sono classificate con il nome della
costellazione cui appartengono e una lettera dell'alfabeto greco che ne indica la
luminosità relativa rispetto alle altre stelle della stessa costellazione.
Esempi sono, alfa vergine, che è la stella più brillante della costellazione della
vergine, Alfa Scorpi, stella più brillante della costellazione dello scorpione.
Ai nostri giorni, conosciamo bene il meccanismo di produzione di energia che si
produce all'interno delle stelle, tuttavia le conoscenze agli inizi del secolo scorso
erano ancora frammentarie e la moderna ricerca scientifica era agli inizi.
Nel 1905 Einstein propose al mondo la sua teoria della relatività speciale che ancora
non contemplava la gravità, Bohr propose la teoria dei quanti, secondo cui la luce era
costituita da particelle aventi una determinata energia.
Nella fisica, rivestiva particolare importanza il problema del corpo nero, esso è in
grado di assorbire tutta la luce da cui è investito.
La legge dello spostamento di Wien, è una legge sperimentale che consente di
individuare per quale lunghezza d'onda Lambda max, é massima l’emissione
radioattiva di un corpo nero di massa generica posto a una certa temperatura T.
Fu scritta dal fisico tedesco Wihelm Wien nel 1893.
T x Lambda =b
Dove:
(Valore raccomandato dal CODATA nel 2002) viene detta costante dello
Spostamento di Wien, T é la temperatura assoluta, in Kelvin, della sorgente (corpo
nero).
Lambda max é lunghezza d’onda espressa in metri per la quale è massima
la radiazione emessa dal corpo (non è quindi la massima lunghezza d’onda da questo
irradiata).
Come vedremo nella classificazione spettrale, questa legge è molto importante.
Classificazione spettrale
Nella seconda metà del 1800, l’astronomo e padre gesuita Angelo Secchi, fu il primo
a tentare una classificazione delle stelle basata sul loro spettro.
Egli divise le stelle in tre classi:
Classe I : stelle bianche e azzurre con righe dell’idrogeno forti e larghe.
Classe II: stelle gialle con righe dell’idrogeno meno marcate e con evidenti righe
caratteristiche dei metalli.
Classe III: stelle rosse, con uno spettro complesso con bande molto larghe.
In seguito scoprì le stelle al carbonio, che raccolse in un altro gruppo:
Classe IV: stelle rosse con evidenti linee e bande caratteristiche del carbonio.
Alla quarta classe Padre Secchi aggiunse una quinta classe.
Classe V: stelle con linee di emissione.
Tuttavia già alla fine dell’Ottocento la classificazione di secchi iniziò a essere
sostituita con quella di Harvard.
Prima di descrivere tale classificazione, spieghiamo brevemente su cosa si basa la
classificazione spettrale e cosa significa.
La classificazione spettrale è basata sullo spettro di una stella.
La classificazione di una stella è assegnata dalla sua temperatura superficiale, che può
essere studiata mediante la legge di Wien.
La maggior parte delle stelle è classificata usando delle lettere O,B,A,F,G,K, e M.
Spesso tuttavia ci sono stelle che non possono essere classificate in una categoria o
nell’altra. Alcune stelle possono trovarsi comprese ad esempio tra due categorie, ad
esempio tra la O e la B, quindi per queste stelle alla lettera che ne indica la categoria
si associa un numero da 0 a 9 che specifica ancor più la temperatura e la classe di
appartenenza della stella.
Una frase molto famosa nei paesi anglosassoni per ricordare l’ordine di questa
classificazione è: o be a fine girl, kiss me. (sii una ragazza gentile, baciami).
Negli ultimi anni si sono scoperte altre stelle che per caratteristiche non rientravano in
nessuna categoria di quelle già presenti, per cui si sono aggiunte altre tre lettere
R,S,N, quindi alla frase o be a fine girl, kiss me, si è aggiunto il nome della ragazza
SeReNa.
Vediamo adesso che tipi di stelle sono quelle classificate seguendo quest’ordine.
Stelle di tipo O
Le stelle di tipo O sono le più calde e le altre lettere sono assegnate a stelle sempre
meno calde, fino a quelle più fredde come le stelle di classe M.
Le stelle di classe O sono le più calde con temperature >33.000 K e luminose anche
più di un milione di volte il sole, il loro colore è di un blu molto intenso, ed emettono
molta radiazione nell’ultravioletto.
Queste stelle sono le più rare, se ne trovano circa una su tre milioni.
Stelle di tipo B
Le stelle di tipo B, sono di color azzurro chiaro e sono molto massicce e luminose,
anche se non come quelle di classe O.
Una stella su ottocento appartiene a questa classe. La temperatura superficiale di
queste stelle è compresa tra 10.000K e 33.000 K
Le stelle delle classi O e B hanno una vita relativamente breve essendo molto
massicce, bruciano il loro combustibile nucleare in alcune centinaia di milioni di anni.
Stelle di tipo A
Le stelle della classe A hanno un colore bianco e una temperatura superficiale che è
compresa tra i 7.500 K e 10.000 K e quando sono nella sequenza principale con masse
comprese tra 1,4 e 2,1 masse solari.
Le stelle di questa classe sono rare e ce n’è circa una ogni centosessanta.
Stelle di tipo F
Le stelle di classe F hanno temperature comprese tra 6000 K e 7500 K e le loro masse
quando sono di sequenza principale, sono comprese tra 1,04 e 1,5 masse solari.
Il loro colore è di un argento-celeste sfumato.
Una stella di sequenza principale su trentatré appartiene a questa classe.
Stelle di tipo G
Le stelle di classe G che è la classe cui appartiene il sole, hanno temperature tra i 6000
K e i 5200 K, sono di colore che varia dal bianco al giallo e la loro massa è compresa
tra 1,04 e 0,8 masse solari.
Stelle di tipo K
Le stelle di classe K sono invece di un colore giallo abbastanza chiaro e la loro
temperatura si aggira tra i 3700 K e i 5200 K.
Quando sono di sequenza principale, le loro masse sono comprese tra i 0,45 e 0,8
masse solari.
Le stelle appartenenti a questa classe, sono abbastanza comuni, circa un ottavo delle
stelle di sequenza principale appartiene a questa classe.