formazione stellare

• Potrebbe 11, 2024

La gente una volta pensava che le stelle fossero eterne. Ma ora sappiamo che hanno cicli di vita di nascita e morte. Ecco la storia di come nasce una stella simile al sole.

Inizia con una gigantesca nuvola molecolare
Sebbene possiamo pensare al Sole come una gigantesca sfera di gas fiammeggiante, il suo centro è molto più denso dell'acciaio. Eppure le stelle sono fatte nebulose così rarefatto che, in media, ci sono solo 100 particelle in un centimetro cubo - un centimetro cubo di aria che respiriamo ha circa 100 quadrilioni di volte molte.

Sembra incredibile che qualcosa di così sostanziale come una stella sia fatto da qualcosa di fragile come una nebulosa. Tuttavia, le nuvole gigantesche sono distribuite su distanze di decine di anni luce. Quindi, sebbene siano sottili, la loro massa totale può essere fino a un milione di volte la massa del Sistema Solare. C'è un sacco di materiale disponibile, ma cosa lo modella?

Gravity, lo scultore
La gravità è la forza che fa collassare una nebulosa in qualcosa di abbastanza denso da formare una stella. Una nuvola molecolare gigante è un buon posto per la formazione stellare. Non solo ha materiale abbondante, ma fa anche abbastanza freddo che gli atomi si siano uniti per formare molecole, e in alcuni punti la materia ha iniziato a raggrupparsi.

La forza di gravità dipende dalla massa, quindi un'area di maggiore densità può assorbire più materia, aumentando la sua massa e quindi la sua attrazione gravitazionale. In pochi milioni di anni è così che una nebulosa può collassare. Ma è probabile che il collasso abbia qualche aiuto. Esistono numerosi possibili fattori scatenanti per la formazione stellare, ad esempio le onde d'urto di supernova che uniscono la materia per formare regioni più dense.

Una nebulosa non collassa tutto in una volta. Le regioni più dense crescono e la nuvola si spezza. Questo è il motivo per cui le stelle si formano in gruppi. Ogni frammento collassa individualmente ed è una potenziale stella di cui massa segnerà la sua storia di vita. L'ammasso stellare delle Pleiadi, mostrato nell'immagine dell'intestazione, è un esempio di un gruppo di stelle che si sono formate dalla stessa nuvola gigante. La massa di ogni singola stella determina quanto sarà luminosa, per quanto tempo vivrà e come morirà. Alcuni frammenti non avranno abbastanza massa per formare le stelle, ma potrebbero diventare nani marroni, stelle fallite. [Credito fotografico: Greg Hogan, EarthSky]

I frammenti
I frammenti si riscaldano, ruotano e continuano a collassare.

La materia al di fuori della regione centrale ha energia potenziale gravitazionale, come l'acqua trattenuta da una diga. Quando cade al centro, l'energia potenziale diventa cinetico (movimento) energia e calore viene rilasciato.

Momento angolare è la misura della rotazione di un oggetto, tenendo conto del suo raggio e della sua velocità. Le nebulose giganti ruotano molto lentamente. Ma il momento angolare è Conserve - ciò significa che un frammento della nuvola, avente un raggio più piccolo, ruoterà più velocemente. Un esempio terreno preferito è un pattinatore su ghiaccio che fa un giro. Comincia con le braccia aperte. Se tira le braccia al suo corpo, il raggio della rotazione è inferiore, quindi gira più velocemente senza alcuno sforzo aggiuntivo.

Pertanto quando il frammento collassa, la sua rotazione accelera. E invece della forma irregolare del frammento originale, la rotazione lo rende una forma più globosa.

Il protostar
Il frammento contiene una densa regione centrale che diventa a protostella e poi una stella. Ciò che resta è polvere e gas. Mentre gira, la polvere e il gas sciolti vengono spinti in un disco attorno all'equatore del protostar. Non solo una stella può un giorno formarsi dalla protostar, ma da ciò può formarsi un sistema planetario disco protoplanetario.

Il protostar cresce attirando materiale disco. Man mano che la sua massa aumenta, continua a contrarsi. La contrazione gravitazionale rilascia molto calore. Il gas caldo nel nucleo spinge verso l'esterno, agendo contro la gravità. Pertanto, sebbene il crollo iniziale sia avvenuto relativamente rapidamente, rallenta man mano che il protostar si surriscalda. Ci vogliono circa un milione di anni per portare la temperatura a un milione di gradi Celsius, e non è abbastanza caldo per diventare una stella.

La maggior parte delle stelle che osserviamo lo sono sequenza principale stelle. Il loro calore e la loro luce provengono dalla fusione nucleare dell'idrogeno nei loro nuclei. Affinché la fusione nucleare abbia inizio, la temperatura interna deve essere di almeno 10 milioni ° C (18 milioni ° F).

È nata una stella
Quando inizia la fusione dell'idrogeno, il protostar è una vera stella del bambino. Ma ha un po 'di crescita da fare prima di unirsi alla sequenza principale.

In una stella di sequenza principale c'è un equilibrio tra la pressione esterna del calore della fusione nucleare nel nucleo e la forza interiore della gravità. Questo è chiamato equilibrio idrostatico. Ci vuole un po 'prima che la stella finisca di contrarsi e che si verifichi questo equilibrio.

La massa della stella non aumenta una volta sostenuta la fusione nucleare, perché un forte vento stellare soffia via il materiale del disco. In effetti, nel giro di pochi milioni di anni cancella completamente il disco polveroso.

La durata della vita della sequenza principale di una stella dipende dalla sua massa. Le stelle simili al sole vivono circa 10 miliardi di anni, quindi il nostro sole è a metà della sua vita.Un nano rosso con metà della massa del Sole può vivere per 80 miliardi di anni o più, che è molto più lungo dell'era attuale dell'Universo. Ma le stelle enormi hanno una vita breve. Una stella dieci volte la massa del Sole dura solo 20 milioni di anni. Le stelle rimangono sulla sequenza principale fino a quando il loro combustibile a idrogeno non si esaurisce.

Istruzioni Video: dalle Nebulose alle Galassie - Viaggio nel processo di formazione stellare (Potrebbe 2024).