Genesi di una stella
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- Categoria: la fisica
- Pubblicato Giovedì, 04 Agosto 2011 13:23
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Iniziamo il nostro studio sulle stelle dalla loro nascita seguendo la ricostruzione degli astrofisici dell'Università di Leicester che hanno simulato al computer un evento al quale non potremmo mai assistere in ogni sua fase.
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Punto di partenza per i calcoli degli astronomi dell’United Kingdom Astrophisical Fluids Facility (Ukaff) dell’università di Leicester è stata una nube molecolare, costituita in prevalenza da molecole di idrogeno. La nube ha massa pari a 50 volte quella del Sole e forma una sfera con un diametro iniziale di 1.2 anni luce, pari a 9.2 milioni di km: il diametro del sole è di “appena” 1400000 km.
La temperatura media è di 10 K, cioè -263 °C.
La forza di gravità.
La nebulosa inizia a collassare sotto il proprio peso e a frammentarsi creando al suo interno zone a minore densità di materia intervallate da zone più dense.
Semi di stelle.
Queste zone sono i “semi” per la formazione delle stelle. Attorno ad alcune di queste si formeranno degli anelli di materia che potranno poi trasformarsi in sistemi planetari.
61.000 anni …
Dopo 61.000 anni, quella che all’inizio era una sfera quasi perfettamente omogenea si è trasformata in quello che sembra solo un caotico groviglio di filamenti gassosi più o meno densi .
Nell’immagine, quelli più densi sono brillanti e quelli meno densi più scuri. Le stelle devono ancora fare la loro comparsa, che avverrà proprio nelle zone in cui la materia è più concentrata. Infatti nelle zone di maggiore densità vi è maggiore forza di gravità.
Questo significa che le zone dense continueranno ad attrarre ed accumulare materia a scapito delle altre zone meno dense fino a dare forma ad un astro.
228000 anni …
Ci vogliono ben 228000 anni perché le prime stelle (i puntini bianchi visibili nell’immagine) facciano la loro comparsa all’interno della grande nube primordiale, in una zona prossima al suo centro .
Protostelle.
Non possono ancora essere definite stelle. Sono piuttosto delle protostelle che, a differenza degli astri veri e propri, non sono ancora in equilibrio e continuano a contrarsi, diventando sempre più piccole. Sono fatte di un gas che, contraendosi si riscalda in modo che la protostella inizi ad emettere una radiazione, soprattutto infrarossa.
L’equilibrio e quindi la nascita di una vera e propria stella, si raggiunge solo quando la temperatura del nucleo arriva a 15 milioni di gradi, necessari ad innescare le reazioni di fusione tra i nuclei di idrogeno che si trasformano in elio.
Fusione nucleare.
A questo punto il gas caldo, che tende ad espandersi, riesce a contrastare efficacemente la forza di gravità che invece spinge verso il centro, fermando finalmente la contrazione gravitazionale. E la stella finisce di rimpicciolirsi.
246000 anni …
Perché una stella si accenda definitivamente, è necessario che l’astro abbia una massa pari a un decimo di quella del Sole.
Ecco perché, all’interno della nube , si formano anche tante nane brune, ovvero stelle “mancate” : astri la cui massa non è sufficiente ad innescare nel nucleo la fusione termonucleare necessaria alla stella per vivere.
Dopo 246000 anni, dall’inizio del processo, la zona più interna della nube, il suo “nucleo” del diametro di 0.08 anni-luce, evidenzia la presenza di varie luminosità, di filamenti gassosi e di densi dischi di gas.
266000 anni …
Trascorsi 266.000 anni, l’ammasso di stelle è praticamente formato, ancora avvolto però nel soffice lembo di gas e polveri da cui è nato. Stelle doppie e multiple, stelle o dischi protoplanetari, pianeti isolati, nane brune.
Le stelle più massicce continuano ad assorbire la materia circostante a danno di quelle più piccole, che possono trovarsi nelle condizioni di non accendersi mai, ossia di diventare nane brune. Ma non solo. Sembra infatti che le stelle di massa maggiore quasi si allenino per accaparrarsi tutta la materia ancora disponibile nella nebulosa.
Le nane brune, però, costrette alla fuga dall’ammasso, scappano rapide e, nella fuga, “strappano” parte del materiale che costituisce i dischi protoplanetari in formazione attorno alle stelle massicce. La competizione tra le stelle in formazione porta a ridurre la quantità di materia di questi dischi di polvere disponibile per la formazione di altri pianeti. Questa immagine corrisponde ad una “zoomata” sul nucleo della nube
Un denso disco di materia circonda ancora una stella: è qui che potrebbero verificarsi condizioni molto particolari che permettono la nascita di un sistema planetario.
Dal vero...
Questa è la nebulosa N81 ripresa dal telescopio Hubble. In essa stanno nascendo centinaia di nuove stelle, alcune multiple, fino a 300000 volte la luminosità del sole .
E’ la luce di queste stelle ad illuminare il gas circostante da cui hanno avuto origine. La pressione di radiazione ovvero la spinta della luce sulle particelle della nebulosa, e i venti stellari “scolpiscono” archi di gas fluorescente.
Con un diametro di 12 anni-luce dista da noi circa 200000 anni-luce.
A cura di
Giampiero Zito
