La morte di una stella massiccia

• Potrebbe 18, 2024

Le stelle massicce nascono allo stesso modo delle stelle più piccole come il Sole. La gravità fa crollare una nuvola di gas fino a quando non è abbastanza densa e abbastanza calda per iniziare combustione dell'idrogeno. Questo è il fusione nucleare di atomi di idrogeno per produrre atomi di elio. La forza esteriore dell'energia dalle reazioni nucleari equilibra l'attrazione della gravità. Una stella come il Sole non rimarrà a corto di carburante per miliardi di anni, ma una stella massiccia brucia intensamente e ne consuma il carburante in una frazione del tempo.

Nucleosintesi stellare
Quando una stella esaurisce l'idrogeno, il nucleo si contrae. Questo produce calore, forse abbastanza per iniziare a bruciare elio. Ciò accade nelle stelle simili al sole, così come nelle stelle più massicce del Sole. Sebbene i contratti core si espandano, gli strati esterni si espandono. Le stelle simili al sole si gonfiano giganti rossi e stelle massicce in supergiganti rossi.

Ma quando l'elio è esaurito, la fusione è finita per le stelle la cui massa è compresa tra 0,5 e 8 volte la massa del Sole. Poiché senza fusione non esiste una forza esterna per frenare la gravità, la stella collassa in a Nana bianca.

E le stelle di massa - cosa succede loro? Dal momento che sono più massicci, bruciano più caldi. La fusione dell'elio produce carbonio e ossigeno, e una stella massiccia può quindi fondere questi atomi più pesanti per produrre quelli ancora più pesanti. Possono attraversare diversi cicli fino a quando la stella fonde il silicio in ferro e finisce con un nucleo di ferro. Il processo di fusione di elementi più leggeri in elementi più pesanti è noto come nucleosintesi stellare.

Quando la stella ha un nucleo di ferro, questa è la fine. Non puoi fondere il ferro per liberare energia. La gravità finalmente vince. Con nulla per fermarlo, la stella collassa in un modo molto spettacolare.

Un po 'di atomi
Prima di continuare la storia, dobbiamo notare alcuni fatti sugli atomi.

• Un atomo ha a nucleo fatto di protoni (con una carica positiva) e neutroni (che sono neutrali).


• Intorno al nucleo è una nuvola di orbita elettroni con cariche negative.


• Il nucleo è migliaia di volte più piccolo dell'intero atomo.


• Anche se gli elettroni sono più piccoli rispetto ai protoni e ai neutroni, le loro orbite sono grandi.


• La materia ordinaria è fatta di atomi che sono per lo più spazio vuoto - sembra solido perché gli elettroni si muovono così velocemente.

E se potessimo schiacciare gli elettroni nel nucleo e liberarci di tutto quello spazio?

La stella crolla
C'è così tanta materia nella stella che collassa che il nucleo non finisce per diventare una nana bianca. Crolla così violentemente che gli elettroni dei suoi atomi vengono spinti nel nucleo. Lì reagiscono con i protoni per produrre neutroni e neutrini. (I neutrini sono particelle subatomiche estremamente piccole senza carica elettrica e quasi nessuna massa.) Il nucleo è ora costituito da neutroni ed è incredibilmente denso. Tutto ciò accade in una frazione di secondo - molto meno tempo di quanto ci vuole per leggere questo paragrafo.

Il nucleo diventa così denso da resistere a qualsiasi ulteriore collasso e la materia che cade ad alta velocità lo colpisce e rimbalza. La collisione libera tutti quei neutrini. Portano via l'energia dal collasso del nucleo e riscaldano tutto il materiale in caduta a miliardi di gradi. Tutto tranne il nucleo di neutroni viene lanciato a velocità di milioni di chilometri all'ora. Un'onda d'urto attraversa i detriti in espansione e gli elementi più leggeri si fondono in quelli più pesanti, compresi quelli molto pesanti come l'oro e l'uranio. Questo succede nei primi quindici minuti.

Chiamiamo l'esplosione a supernovaed è così potente che per un po 'è luminoso come un'intera galassia.

Stella di neutroni
Se il nucleo della stella crollata è tra 1,5 e 3 volte la massa del Sole, diventa a stella di neutroni. Sebbene abbia molta massa, ricorda che i suoi atomi sono crollati, quindi il suo raggio è solo di circa 10 km (6 mi). Eppure un cucchiaino da tè della sua materia peserebbe miliardi di tonnellate. La stella non può più collassare perché i neutroni strettamente impaccati esercitano una forza esterna chiamata pressione di degenerazione dei neutroni.

Una stella di neutroni a rotazione rapida è a pulsar. Mentre gira, emette impulsi di radiazione elettromagnetica. Ogni volta che gira nella nostra direzione, è possibile rilevare un impulso di emissione radio. Una pulsar di millisecondi ruota così velocemente che c'è solo un millisecondo tra gli impulsi. La pulsar nell'immagine dell'intestazione è una pulsar di millisecondi, ma emette in modo univoco la radiazione gamma.

Buchi neri
Se il nucleo è più massiccio di circa tre volte la massa del Sole, anche la pressione della degenerazione non può fermare il collasso. Il risultato è a buco nero. In realtà non è un buco nello spazio, ma la gravità della massa altamente concentrata torce lo spazio. La sua gravità è così forte che la velocità necessaria per fuggire da essa è maggiore della velocità della luce, quindi anche la luce non può sfuggire.Sebbene non possiamo vedere i buchi neri, a volte possiamo rilevare i loro effetti gravitazionali su altri oggetti.

Resto della supernova
Il nucleo di una stella massiccia finisce come una stella di neutroni o buco nero, ma c'è anche il resto della materia, il materiale espulso dalla stella nell'esplosione. Il guscio in espansione di gas e polvere, spinto da un'onda d'urto, si chiama a residuo di supernova. È qui che si è verificata la nucleosintesi di elementi pesanti e, mentre viaggia, arricchisce lo spazio tra le stelle con questi elementi pesanti. Inoltre, l'onda d'urto può innescare la formazione di nuove stelle e le nuove stelle trarranno beneficio dagli elementi pesanti lasciati indietro.

Istruzioni Video: Scoperta una stella morta con anelli - #AstroCaffè (Potrebbe 2024).