L’origine delle Stelle e dei Sistemi Planetari
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1 L’origine delle Stelle L’origine delle Stelle e dei Sistemi Planetari e dei Sistemi Planetari Silvano Massaglia – Torino 2013
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L’origine delle Stelle e dei Sistemi Planetari. Silvano Massaglia – Torino 2013. La formazione delle stelle L’origine dei Sistemi Planetari La formazione dei pianeti La Terra come pianeta molto particolare. - PowerPoint PPT Presentation
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L’origine delle Stelle e L’origine delle Stelle e dei Sistemi Planetaridei Sistemi Planetari
Silvano Massaglia – Torino 2013Silvano Massaglia – Torino 2013
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La formazione delle stelleLa formazione delle stelle
L’origine dei Sistemi PlanetariL’origine dei Sistemi Planetari
La formazione dei pianetiLa formazione dei pianeti
La Terra come pianeta molto La Terra come pianeta molto particolareparticolare
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Le galassie a spirale, come la Via Lattea, Le galassie a spirale, come la Via Lattea, sono ricche di materia interstellare, in sono ricche di materia interstellare, in forma di gas e polveri.forma di gas e polveri.
Dalle osservazioni da satellite nella Dalle osservazioni da satellite nella banda dell’infrarosso si rilevano delle banda dell’infrarosso si rilevano delle concentrazioni della materia in nubi.concentrazioni della materia in nubi.
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Dove si formano le Dove si formano le stelle?stelle?
Condizioni fisicheCondizioni fisiche::
1.1. TemperaturaTemperatura T~10K T~10K 2.2. Densità ~1000 volte Densità ~1000 volte
ISM.ISM. 3.3. DimensioniDimensioni L ~1-300 anni L ~1-300 anni
luce luce 4.4. MasseMasse M ~10 M ~105 5 – 10– 107 7 masse masse
solarisolari5.5. Vita mediaVita media ττ ~10 ~107 7 annianni
Nella Via Lattea sono Nella Via Lattea sono presenti presenti
circa 1000 Nubi Molecolari.circa 1000 Nubi Molecolari.
Nelle Nubi Molecolari GigantiNelle Nubi Molecolari Giganti
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La costellazione diLa costellazione di OrioneOrione
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La Nube Molecolare inLa Nube Molecolare in OrioneOrione
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Proto-stelle inProto-stelle in OrioneOrioneOsservazioni da satellite Osservazioni da satellite
nell’infrarossonell’infrarosso
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La materia presente nelle nubi molecolariLa materia presente nelle nubi molecolariproviene da antichi eventi di Supernova cheproviene da antichi eventi di Supernova chehanno arricchito il mezzo delle nubi dihanno arricchito il mezzo delle nubi di““metalli”. metalli”.
SN type IASN type IA
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Le condizioni fisiche all’interno delle nubiLe condizioni fisiche all’interno delle nubimolecolari sono favorevoli alla formazionemolecolari sono favorevoli alla formazionedelle stelle. delle stelle.
Il materiale è relativamente freddo, pochi gradi Il materiale è relativamente freddo, pochi gradi kelvin, e denso, 1000 particelle per cc.kelvin, e denso, 1000 particelle per cc.
Se in una certa regione della nube la densitàSe in una certa regione della nube la densitàaumenta, questo aumento può crescere nelaumenta, questo aumento può crescere neltempo dando luogo a dei nuclei densi ditempo dando luogo a dei nuclei densi dimateria.materia.
Le condizioni però devono essere quelle “giuste”:Le condizioni però devono essere quelle “giuste”:Criterio di Jeans.Criterio di Jeans.
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Collasso di una nube in seguito a instabilità di Jeans,Collasso di una nube in seguito a instabilità di Jeans,simulazione numerica:simulazione numerica:
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La proto-stella che si forma all’interno di unaLa proto-stella che si forma all’interno di unanube irraggia energia, la sorgente della suanube irraggia energia, la sorgente della suaenergia non è di tipo nucleare, come il Sole, maenergia non è di tipo nucleare, come il Sole, marilascia in radiazione parte della sua energia rilascia in radiazione parte della sua energia gravitazionale, per milioni di anni.gravitazionale, per milioni di anni.
La proto-stella è immersa in un ambiente riccoLa proto-stella è immersa in un ambiente riccodi materia, che cade sulla stella.di materia, che cade sulla stella.
Si forma un disco di gas e polveri intorno alla Si forma un disco di gas e polveri intorno alla Protostella.Protostella.
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La proto-stella è immersa in una nube riccaLa proto-stella è immersa in una nube riccadi gas e polveri che cade per effetto delladi gas e polveri che cade per effetto dellaattrazione gravitazionale.attrazione gravitazionale.
A causa della rotazione la materia in cadutaA causa della rotazione la materia in cadutasi dispone su orbite Kepleriane:si dispone su orbite Kepleriane:
Formanti un Formanti un disco di accrescimento disco di accrescimento piattopiatto..R
GMv
R
vm
R
mMG
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2
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Nella fase di formazione la stella attraversa la faseNella fase di formazione la stella attraversa la fasein cui materia accresce sulla stella formando un discoin cui materia accresce sulla stella formando un discoe viene espulsa in getti:e viene espulsa in getti:
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Simulazione numerica di un getto da stella in formazione:Simulazione numerica di un getto da stella in formazione:
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Il gas e le polveri del disco di accrescimento non vengonoIl gas e le polveri del disco di accrescimento non vengonopiù sostituite dal materiale esterno in caduta, che diventapiù sostituite dal materiale esterno in caduta, che diventanel tempo sempre più rarefatto. nel tempo sempre più rarefatto.
Termina l’accrescimento sulla stella centrale.Termina l’accrescimento sulla stella centrale.
Formazione di strutture più dense: planetesimi.Formazione di strutture più dense: planetesimi.
Aggregazione in strutture via via più grandi.Aggregazione in strutture via via più grandi.
Formazione di proto-pianeti.Formazione di proto-pianeti.
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Formazione di proto-pianeti per accrescimentoFormazione di proto-pianeti per accrescimentocollisionale:collisionale:
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Formazione della Terra:Formazione della Terra:
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Formazione degli oceani, il ruolo delle comete:Formazione degli oceani, il ruolo delle comete:circa la metà dell’acqua presente sulla Terra proviene da circa la metà dell’acqua presente sulla Terra proviene da impatti di cometeimpatti di comete
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Condizioni per l’origine della vitaCondizioni per l’origine della vita
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La vita sulla Terra si sviluppò circa 4 miliardi di anni fa.La vita sulla Terra si sviluppò circa 4 miliardi di anni fa.La vita in forme semplici può essere comune nell’Universo.La vita in forme semplici può essere comune nell’Universo.
Ma le forme di vita complesse hanno bisogno di condizioniMa le forme di vita complesse hanno bisogno di condizionimolto particolari per svilupparsi su un pianeta:molto particolari per svilupparsi su un pianeta:
1.1. Orbitare entro la “zona abitabile” della stella perOrbitare entro la “zona abitabile” della stella per avere acqua allo stato liquido e temperatura < 50Cavere acqua allo stato liquido e temperatura < 50C2.2. La stella deve essere stabile per miliardi di anniLa stella deve essere stabile per miliardi di anni3.3. Bassa probabilità di impatto di asteroidi: avere unBassa probabilità di impatto di asteroidi: avere un vicino come Giovevicino come Giove4.4. Lontana da stelle che possono diventare SupernoveLontana da stelle che possono diventare Supernove5.5. Posizionata in zone della galassia ricche di metalliPosizionata in zone della galassia ricche di metalli
Condizioni per l’origine della vitaCondizioni per l’origine della vitadi organismi superioridi organismi superiori
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6. Nucleo metallico fuso per avere un campo magnetico6. Nucleo metallico fuso per avere un campo magnetico a protezione del vento solarea protezione del vento solare7. Grande satellite vicino per stabilizzare la rotazione7. Grande satellite vicino per stabilizzare la rotazione8. La giusta quantità di acqua negli oceani8. La giusta quantità di acqua negli oceani9. La giusta quantità di carbonio favorire la vita, ma9. La giusta quantità di carbonio favorire la vita, ma limitare l’effetto serralimitare l’effetto serra10. Abbastanza ossigeno per la fotosintesi10. Abbastanza ossigeno per la fotosintesi11. L’inclinazione dell’asse terrestre limitato per11. L’inclinazione dell’asse terrestre limitato per variazioni stagionali non troppo estremevariazioni stagionali non troppo estreme
L’insieme di queste condizioni rende molto bassa laL’insieme di queste condizioni rende molto bassa laprobabilità dell’esistenza di organismi viventi complessiprobabilità dell’esistenza di organismi viventi complessinell’Universo.nell’Universo.D’altra parte, esistono miliardi di galassie nell’UniversoD’altra parte, esistono miliardi di galassie nell’Universocon ognuna centinaia di miliardi di stelle…con ognuna centinaia di miliardi di stelle…
Condizioni per l’origine della vitaCondizioni per l’origine della vitadi organismi superioridi organismi superiori
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Condizioni per l’origine della vitaCondizioni per l’origine della vitadi organismi superioridi organismi superiori
Giusta distanza dalla stellaGiusta distanza dalla stellaHabitat per vita complessa.Habitat per vita complessa.Acqua liquida vicino alla Acqua liquida vicino alla superficie.superficie.Lontana da evitare tidal lock.Lontana da evitare tidal lock.
Giusta massa stellareGiusta massa stellareLunga durata nella zona Lunga durata nella zona stabile. stabile. Non troppa radiazione UV.Non troppa radiazione UV.
Orbite planetarie stabiliOrbite planetarie stabiliI pianeti giganti non causano I pianeti giganti non causano perturbazioni.perturbazioni.
Giusta massa planetariaGiusta massa planetariaAttrae atmosfera e oceani.Attrae atmosfera e oceani.Abbastanza calda da avere Abbastanza calda da avere placche tettoniche. Presenza placche tettoniche. Presenza di nucleo fuso.di nucleo fuso.
Pianeta gioviano vicinoPianeta gioviano vicinoSpazza comete e asteroidi.Spazza comete e asteroidi.Non troppo vicino, not troppo Non troppo vicino, not troppo lontano.lontano.
Un pianeta come MarteUn pianeta come MarteUn piccolo vicino come Un piccolo vicino come possibile sorgente di possibile sorgente di organismi per eventualmente organismi per eventualmente inseminare un pianeta di tipo inseminare un pianeta di tipo Terra.Terra.
Placche tettonichePlacche tettonicheFormazione delle masse Formazione delle masse continentali e delle catene continentali e delle catene montuose: biodiversità. montuose: biodiversità. Formazione del campo Formazione del campo magnetico.magnetico.
OceaniOceaniNon troppi.Non troppi.Non troppo pochi.Non troppo pochi.
Una Luna grandeUna Luna grandeAlla giusta distanza stabilizza Alla giusta distanza stabilizza l’asse di rotazione.l’asse di rotazione.
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Grazie per Grazie per l’attenzionel’attenzioneGrazie per Grazie per
l’attenzionel’attenzione
