Stelle

Spieghiamo quali sono le stelle, le loro caratteristiche, come si formano, ciclo di vita, struttura ed esempi di stelle

Le pleiadi, nella costellazione di Toro, visibili durante l'inverno settentrionale, costituiscono un gruppo di circa 3000 stelle a 400 anni luce di distanza. Fonte: Wikimedia Commons.

Quali sono le stelle?

UN stella È un oggetto astronomico composto da gas, principalmente idrogeno ed elio, e mantenuto in equilibrio grazie alla forza di gravità, che tende a comprimerlo e pressione del gas, che lo espande. 

In questo processo, una stella produce immense quantità di energia, dal suo nucleo, in cui esiste un reattore di fusione che sintetizza Helio e altri elementi dall'idrogeno.

In queste reazioni di fusione, l'impasto non è completamente conservato, ma una piccola porzione diventa energia. E poiché la massa di una stella è enorme, anche quando è la più piccola, così è la quantità di energia che emette al secondo.

Caratteristiche delle stelle

Le caratteristiche principali di una stella sono:

-Massa: Molto variabile, essere in grado di diventare da una piccola parte della massa del sole alle stelle supermassion, con masse più volte la massa solare.

-Temperatura: È anche un importo variabile. Nella fotosfera, che è la superficie luminosa della stella, la temperatura è nell'intervallo di 50000-3000 K. Mentre è al centro raggiunge milioni di Kelvin. 

-Colore: strettamente correlato alla temperatura e alla massa. Più calda è una stella, più blu è il suo colore e al contrario, più è freddo, più tende verso il rosso. 

-Luminosità: Dipende dalla potenza irradiata dalla stella, che di solito non è uniforme. Le stelle più calde e più grandi sono le più luminose.

-Grandezza: È l'apparente luminosità che hanno quando sono visti dalla Terra.

-Movimento: Le stelle hanno movimenti relativi rispetto al loro campo, nonché movimento di rotazione.

-Età: Le stelle possono essere vecchie quanto l'universo -A 13.800 milioni di anni- e appena 1000 milioni di anni.

Come si formano le stelle?

Il sole, uno dei milioni di stelle della strada Lattea.

Le stelle sono formate dal crollo gravitazionale di enormi nuvole di gas cosmico e polvere, le cui densità sperimenta fluttuazioni continue. Il materiale primario di queste nuvole è l'idrogeno ed elio molecolare e anche le tracce di tutti gli elementi noti sulla Terra.

Il movimento delle particelle che compongono questa enorme quantità di impasto diffuso nello spazio è casuale. Ma di tanto in tanto la densità aumenta leggermente in un punto, producendo compressione.

La pressione del gas tende a annullare questa compressione, ma la forza gravitazionale, che attira le molecole per soddisfare, è un po 'più alta, perché le particelle sono più vicine e quindi contrastano questo effetto. 

Inoltre, la gravità è responsabile dell'aumento della massa ancora di più. E man mano che ciò accade, la temperatura aumenta gradualmente. 

Ora immaginiamo questo processo di condensazione di grande scala con tutto il tempo disponibile. La forza di gravità è radiale e la nuvola di materia così formata avrà una simmetria sferica. È chiamato Protoestrella.

Inoltre, questa nuvola di materia non è statica, ma entra in rapida rotazione come contratti materiali. 

Nel tempo si formerà un nucleo ad alta temperatura e un'enorme pressione, che diventerà il reattore di fusione della stella. Per questo, è necessaria una massa critica, ma quando accade, la stella raggiunge l'equilibrio e quindi inizia, per metterlo in qualche modo, la sua vita adulta.

La massa e la successiva evoluzione delle stelle

Il tipo di reazioni che possono verificarsi nel nucleo dipenderà dalla massa che inizialmente dipende dalla massa e con esso la successiva evoluzione della stella. 

Per masse inferiori a 0.08 volte la massa del sole - 2 x 10 30 kg circa - la stella non si forma, poiché il nucleo non si accenderà. L'oggetto così formato si raffredderà a poco a poco e la condensa si fermerà, dando origine a Dwarf marrone.

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D'altra parte, se la protoestrella è troppo massiccia, non raggiungerà l'equilibrio necessario per diventare una stella, quindi crollerà violentemente.

La teoria della formazione stellare del crollo gravitazionale è dovuta all'astronomo e cosmologo inglese James Jeans (1877-1946), che propose anche la teoria dello stato stazionario dell'universo. Oggi questa teoria, che sostiene che la materia è stata creata continuamente, è stata scartata a favore della teoria del Big Bang.

Ciclo di vita a stella

Le stelle sono formate grazie a un processo di condensazione di una nebulosa fatta di gas cosmico e polvere. 

Questo processo richiede tempo. Si stima che accada tra 10 e 15 milioni di anni, mentre la stella acquisisce la sua stabilità finale. Una volta che la pressione del gas espansivo e della forza di compressione sono bilanciate, la stella entra in quella che viene chiamata Sequenza principale.

Secondo la sua massa, la stella si trova in una delle linee del diagramma Hertzsprung-Russell o del diagramma H-R abbreviato. Questo è un grafico che mostra le diverse linee dell'evoluzione delle stelle, tutte dettate dalla massa della stella.

In questo grafico, le stelle si trovano in base alla loro luminosità a seconda della loro temperatura effettiva, come mostrato di seguito:

Diagramma delle risorse umane, creato indipendente dagli astronomi Exnar Hertzsprung e Henry Russell intorno al 1910. Fonte: Wikimedia Commons. Che [cc per 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by/4.0)].

Linee di evoluzione stellare

La sequenza principale è la regione approssimativamente diagonale che attraversa il centro del diagramma. Lì, ad un certo punto, le stelle appena formate entrano, secondo la loro massa.

Le stelle più calde, luminose e enormi sono in alto e a sinistra, mentre le più fredde e le piccole sono nella regione in basso a destra.

La massa è il parametro che governa l'evoluzione delle stelle, come è stato detto più volte. In effetti, le stelle molto enormi esauriscono rapidamente il loro carburante, mentre le stelle fredde e piccole, come i nani rossi, lo gestiscono con una maggiore parsimonia. 

Confronto delle dimensioni tra pianeti (1 e 2) e stelle (3,4,5 e 6). Fonte: Wikimedia Commons. Dave Jarvis (https: // Dave.Autonoma.Ca/) [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)].

Per un essere umano, i nani rossi sono praticamente eterni, nessun nano rosso, chissà, è ancora morto.

Adiacenti alla sequenza principale, sono le stelle che, a causa della loro evoluzione, si sono spostate su altre linee. In questo modo ci sono le stelle giganti e supergigenti e sotto i nani bianchi. 

Tipi spettrali

Ciò che ci viene dalle stelle distanti è la loro luce e la sua analisi ha ottenuto molte informazioni sulla natura della stella. Nella parte inferiore del diagramma H-R c'è una serie di lettere che indicano i tipi spettrali più frequenti: 

O b a f g k m

Le stelle di temperatura più alta sono O e le più fredde sono la classe M. A sua volta, ciascuna di queste categorie è divisa in dieci diversi sottotipi, differenziandoli di un numero da 0 a 9. Ad esempio F5, una stella intermedia tra F0 e G0. 

La classificazione Morgan Keenan aggiunge al tipo spettrale la luminosità della stella, con numeri romani da I a V. In questo modo il nostro sole è una stella di tipo G2V. Va notato che, data la grande variabilità delle stelle, ci sono altre classificazioni per loro.

Ogni classe spettrale ha un colore apparente, secondo il diagramma H-R. È il colore approssimativo che un osservatore vedrebbe senza strumenti o nella maggior parte dei binocoli, in una notte molto buia e limpida. 

Di seguito è riportata una breve descrizione delle sue caratteristiche secondo i tipi spettrali classici:

Digita o

Sono stelle blu con toni viola. Si trovano all'estremità superiore sinistra del diagramma H-R, cioè sono grandi e luminosità, nonché alte temperature superficiali, tra 40.000 e 20.000 k. 

Esempi di questo tipo di stella sono alnitak a, della cintura della costellazione di Orione, visibili durante le notti dell'inverno settentrionale e Sigma-Orionis nella stessa costellazione.

Può servirti: il latte è una miscela omogenea o eterogenea? Le tre stelle della cintura Orione. Da sinistra a destra Alnitak, Alnilam e Mintaka. Inoltre, accanto ad Alnitak, le nebulose della fiamma e la testa del cavallo. Fonte: Wikimedia Commons.

Tipo B 

Srio b. Fonte: Giuseppe Donatiello, CC0, via Wikimedia Commons

Queste sono stelle blu e con temperature superficiali tra 20.000 e 10.000 k. Una stella di questo tipo facilmente visibile all'occhio nudo è il gigante rigel, che fa parte di un sistema stellare nella costellazione di Orion.

Digitare un

Siriano a. Fonte: NASA, ESA, H. Bond (STSCI) e M. Barstow (Università di Leicester), CC di 3.0, via Wikimedia Commons

Sono facili da vedere ad occhio nudo. Il suo colore è bianco -azzulato, con temperature superficiali tra 10.000 -7000 k. Sirio A, una stella binaria della costellazione del maggiore è una stella di tipo A, così come Deneb, il più luminoso.

Tipo F 

Disco di detriti attorno a una stella di tipo stella. Fonte: ESO/Marino et al., CC di 4.0, via Wikimedia Commons

Sembrano bianchi che tendono al giallo, la temperatura superficiale è persino inferiore a quella del tipo precedente: tra 7000 e 6000 K. La stella polare Polaris, della costellazione dell'OSA minore appartiene a questa categoria, così come Canopus, la stella più luminosa della costellazione di Carina, visibile molto a sud dell'emisfero settentrionale, durante l'inverno settentrionale.

Tipo G

Sole. Fonte: NASA

Sono gialli e le loro temperature sono tra 6000 e 4800 K. Il nostro sole entra in questa categoria.

Tipo k 

Double Albireo Star. Fonte: Heholooks, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Il colore che presentano è Yellow -Orange, a causa del suo intervallo di temperatura più basso: 4800 - 3100 K (K0 Giants). Aldebar in Toro, visibile durante l'inverno dell'emisfero settentrionale e Albireo di Swan, sono buoni esempi di stelle di tipo k.

Tipo M 

Next Centauri. Fonte: ESA/HUBBLE, CC di 4.0, via Wikimedia Commons

Sono le stelle più fredde di tutte, che presentano una colorazione rossa rossa o arancione. La temperatura superficiale è compresa tra 3400 e 2000 K. In questa categoria, i nani rossi entrano e anche giganti rossi e supergigants, come il successivo Centauri (Red Dwarf) e Betelgeuse (Red Giant) della costellazione di Orion.

Struttura a stella

In linea di principio non è facile scoprire la struttura interna di una stella, poiché la maggior parte di esse è molto lontana. 

Grazie allo studio del sole, la stella più vicina, sappiamo che la maggior parte delle stelle sono composte da strati gassosi con simmetria sferica, nel cui centro c'è un nucleo dove viene eseguita la fusione. Questo occupa circa il 15 % del volume totale della stella.

Circostante il nucleo c'è uno strato come mantello o busta E finalmente è il atmosfera della stella, la cui superficie è considerata il suo limite esterno. La natura di questi strati è modificata con il tempo e l'evoluzione seguita dalla stella. 

In alcuni casi, arrivato nel punto in cui l'idrogeno, il suo combustibile nucleare principale si esaurisce, la stella si gonfia e poi mette i suoi strati esterni, che è noto come un nano bianco.

È precisamente nell'avvolgimento delle stelle, dove viene effettuato il trasporto energetico dal nucleo agli strati esterni. 

Gli strati del sole, la stella più studiata di tutti. Fonte: Wikimedia Commons.

Tipi di stelle

Nella sezione dedicata ai tipi spettrali, sono attualmente menzionati i tipi di stelle. Questo per quanto riguarda le caratteristiche scoperte attraverso l'analisi della sua luce.

Ma durante la sua evoluzione, la maggior parte delle stelle si muove sulla sequenza principale e la lascia anche, situata in altri rami. Solo le stelle nane rosse rimangono nella sequenza principale per tutta la vita.

Esistono altri tipi di stelle che vengono spesso menzionate, che descriviamo brevemente:

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Stelle nane

È un termine usato per descrivere tipi molto diversi di stelle, che d'altra parte hanno le loro piccole dimensioni in comune. Alcune stelle sono formate con un impasto molto basso, ma altre nate con un impasto molto più grande, invece diventano nani durante la loro vita.

In effetti, le stelle nane sono+ la classe stellare più abbondante nell'universo, quindi vale la pena fermarsi un po 'nelle loro caratteristiche:

Nani marroni

Concezione artistica di un nano marrone-t

Sono protoestrellas la cui massa non era sufficiente per avviare il reattore nucleare che spinge una stella alla sequenza principale. Si può prendere in considerazione che sono a metà strada tra un pianeta gassoso gigante come Giove e una stella nana rossa.

Dato che mancano di una fonte di energia stabile, il loro destino è raffreddare lentamente. Un esempio di nano marrone è Luhman 16 nella costellazione di Vela. Ma questo non impedisce ai pianeti di orbitarli in orbita, dal momento che molti sono stati scoperti finora.

Nani rossi

Dimensione comparativa tra il sole, il nano rosso GLIESE 229a, i nani marroni Teide 1 e GLIESE 229 B e il pianeta Giove. Fonte: NASA attraverso Wikimedia Commons.

La sua massa è piccola, inferiore a quella del sole, ma la sua vita avviene nella sequenza principale perché spendono attentamente il loro carburante. Questo è il motivo per cui sono anche più freddi, ma sono il tipo di stella che abbonda e anche il più lungo.

Nani bianchi

Blanca Ik Pegasi B (centro sotto), il suo partner di classe spettrale di IK Pegasi A (a sinistra) e il sole (a destra). Fonte: RJhall, Chris 論 (vettore), CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

È il residuo di una stella che ha abbandonato la sequenza principale quando il combustibile del suo nucleo era esaurito, gonfio fino a quando non diventa un gigante rosso. Dopo questo la stella si spoglia dai suoi strati più esterni, riducendo le sue dimensioni e lasciando solo il nucleo, che è il nano bianco. 

Lo stadio nano bianco è solo una fase dell'evoluzione di tutte le stelle che non sono né nani rossi né giganti blu. Quest'ultimo, per essere così massicci, tendono a porre fine alla loro vita in colossali esplosioni chiamate Nova o Supernova.

La stella IK Pegasi è un esempio di nano bianco, una destinazione che può aspettare il nostro sole entro molti milioni di anni.

Nani blu

Ricreazione di una stella nana blu. Fonte: Bapeookamo, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Sono stelle ipotetiche, cioè la loro esistenza non è stata ancora dimostrata. Ma si ritiene che i nani rossi siano finalmente trasformati in nani blu quando esauriscono il loro carburante.

Nani neri

Ricreazione di una stella nana nera. Fonte: Bapeookamo, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Sono vecchi nani bianchi che si sono raffreddati completamente e non emettono più luce.

Nani e arance gialli

Il sole, tipico esempio di stella nana bianca. Fonte: Geoff Elston, CC di 4.0, via Wikimedia Commons

A volte è di solito chiamato stelle di massa comparabili o inferiori al sole, ma di dimensioni e temperatura maggiori rispetto ai nani rossi.

Stelle di neutroni

Questa è l'ultima fase della vita di una stella supergigente, quando ha già esaurito il suo combustibile nucleare e subisce un'esplosione di supernova. A causa dell'esplosione, il nucleo della stella rimanente è incredibilmente compatto, al punto che gli elettroni e i protoni si fondono per diventare neutroni.

Una stella di neutroni è così, così densa, che può contenere fino al doppio della massa solare in una sfera di circa 10 km di diametro. Poiché il suo raggio è diminuito così tanto, la conservazione del momento angolare richiede una velocità di rotazione più elevata.

A causa delle loro dimensioni, vengono rilevati dall'intensa radiazione che emettono sotto forma di HAZ premere.

Esempi di stelle

Mentre le stelle hanno caratteristiche in comune, come per gli esseri viventi, la variabilità è enorme. Come visto, ci sono stelle giganti e supergigenti, nani, neutroni, variabili, di grande massa, dimensioni enormi, più vicine e più distanti:

-La stella più luminosa del cielo notturno è siriana, nella costellazione di Can Mayor.

Sirio, nella costellazione del maggiore, a circa 8 anni luce di distanza, è la stella più luminosa del cielo notturno

-Il prossimo Centauri è la stella più vicina al sole.

-Essere la stella più luminosa non significa essere la più luminosa, perché la distanza conta molto. La stella luminosa nota è anche la più massiccia: R136A1 appartenente alla grande nuvola di Magallanes.

-La massa di R136a1 è 265 volte la massa del sole.

-Non sempre la stella con la massima massa è la dimensione più grande. La più grande stella fino ad oggi è Uy Scuti nella costellazione dello scudo. Il suo raggio è circa 1708 volte più grande del raggio del sole (il raggio del sole è 6.96 x 10 8 metri).

-La stella più veloce fino ad ora era stata US 708, che si muove a 1200 km/s, ma recentemente un'altra che supera è stata scoperta: S5-HVS1 della costellazione della gru, con una velocità di 1700 km/s. Si ritiene che la persona in carica sia il Sagittario un buco supermassiccio, al centro della Via Lattea.

Riferimenti

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