Concetti Chiave
- Le stelle sono corpi celesti che emettono luce propria e la loro luminosità si misura in magnitudine, variando in base alla distanza e all'energia irradiata.
- Le stelle variano in colore e temperatura a seconda delle radiazioni elettromagnetiche emesse, analizzabili attraverso lo spettroscopo per determinare composizione chimica e temperatura.
- Il diagramma H-R classifica le stelle in base alla magnitudine assoluta, classi spettrali e temperatura, illustrando la varietà di tipi stellari, dalle supergiganti alle nane.
- Le costellazioni, circa 88, sono raggruppamenti di stelle con nomi mitologici, tra cui Orsa Maggiore, Cassiopea e Orione, che sono facilmente riconoscibili per la loro disposizione caratteristica.
- Le galassie, come la Via Lattea, sono immense aggregazioni di stelle, con la nostra galassia che ospita il Sistema Solare nel suo braccio di Orione e ruota intorno al nucleo galattico.
Indice
Osservazione delle stelle
Nel cielo è possibile osservare 6.000 stelle. La sfera celeste sembra che ruoti in senso antiorario, in realtà è un La stelle è un corpo celeste che emette luce propria.
Le distanze tra stelle e pianeti vengono espresse in anno luce.
Composizione chimica delle stelle: 70% di idrogeno, 28% di elio, 2% di azoto, ossigeno e carbonio.
Le stelle hanno dei nomi mitologici.
Luminosità e radiazioni
La stella ha la sua luminosità. La luminosità dipende dalla distanza dalla Terra. La luminosità di una stella si misura con la - magnitudine apparente: dipende dalla distanza dell'osservatore.
- magnitudine assoluta: non dipende dalla distanza dell'osservatore, ma dalla quantità di energia irradiata. Assume valore da 1 (luminosità altissima) a 25 (luminosità bassissima).
Il Sole ha magnitudine assoluta pari a 5.
Le stelle emettono l'energia sotto forma di radiazioni elettromagnetiche.
Le radiazioni elettromagnetiche si propagano con un modo ondulatorio. C'è una cresta e un ventre.
Ogni radiazione ha la sua lunghezza d'onda, distanza tra due creste, si indica con la lettera greca Λ (lambda). Λ si misura in nanometri (nm).
Le radiazioni elettromagnetiche si distinguono per la lunghezza.
Ad ogni lunghezza d'onda corrisponde un colore.
Alcune stelle ci appaiono blu, altre gialle, il colore dipende dalla lunghezza d'onda delle radiazioni elettromagnetiche che emettono.
Spettroscopia stellare
E' impossibile studiare soltanto con il telescopio le stelle perchè non riusciamo ad avere informazioni dettagliate sulla composizione chimica e temperatura superficiale, per farlo si usa lo spettroscopo.
Lo spettroscopo analizza la luce interessata alle stelle separando le radiazioni elettromagnetiche in base alle diverse lunghezze d'onda.
Dallo spettroscopo si ottiene "lo spettro stellare a righe di assorbimento".
Lo spettro è formato da:
- sfondo continuo colorato, ogni colore corrisponde a una lunghezza d'onda. Lo sfondo viene prodotto dalle radiazioni emesse dal nucleo.
- Righe scure (nere) corrispondono a lunghezze d'onda mancanti perchè l'energia prodotta dalle radiazioni elettromagnetiche viene assorbita da gas esterni, ossia atomi che si trovano all'esterno.
Dallo studio dello spettro è possibile risalire alla composizione chimica perchè ogni atomo assorbe energia in corrispondenza di specifiche lunghezze d'onda.
Attraverso lo studio dei colori dello spettro si può risalire alla temperatura superficiale delle stelle; poichè ogni colore corrisponde ad una specifica lunghezza d'onda e quindi ad un valore preciso di temperatura.
Classificazione degli spettri
Gli spettri sono stati classificati in 7 "classi principali" ad ognuno delle quali corrisponde un colore ed una lettera in ordine di temperatura decrescente.
O -> viola
B -> blu
A -> bianco
F -> giallo
G -> arancio
K -> arancio scuro
M -> rosso
Tipi di stelle
Per valutare le diversità degli spettri due astronomi hanno realizzato uno schema prendendo in considerazione:
- la magnitudine assoluta
- le "classi principali" degli spettri
- la temperatura superficiale
1) Supergigante rossa: ha magnitudine assoluta alta e una stella di enormi dimensioni.
2) Gigante rossa: stella di grande dimensione con temperatura superficiale bassa. E' lo stadio finale di una stella.
3) Le nane sono di quattro tipi:
- nane rosse: fredde e poco luminose
- nane bianche: molto calde
- nane brune: costituite da una scura e fredda sfera di C e O
- nane gialle: a cui appartiene il Sole
4) Nova: stella che aumenta in modo violento la sua luminosità.
5) Supernova: esplosione di una stella di grande massa che genera un aumento di luminosità fino ad au miliardo di volte superiore quella del Sole.
6) Stelle di neutroni: stella compatta di massa superiore a quella del Sole.
Costellazioni e mitologia
Le costellazioni sono un insieme di stelle. Se ne contano circa 88. Hanno nomi mitologici.
Il Sole percorre nel suo moto apparente nell'arco di un anno le 12 costellazioni dello zodiaco, più una tredicesima che è Ofiuco.
1) Orsa maggiore:
- è formata da 7 stelle
- Callista era amata da Zeus. Era, moglie di Zeus, la punì trasformandola in Orsa maggiore. Zeus le donò onore di stare in cielo.
2) Cassiopea:
- ultima stella del timone dell'Orsa maggiore
- ha la forma di "W"
- Cassiopea era molto vanitosa, regina di Etiopia, madre di Andromena. Voleva competere con Era e con Nereid, le quali chiesero a Poseidone di punirla uccidendo la figlia. Cassiopea si sacrificò al posto della figlia e fu trasformata in una costellazione.
3) Orione:
- è la costellazione più notevole del cielo invernale
- si individua grazie alle tre stelle brillanti che formano la cintura e due stelle che rappresentano le braccia del cacciatore
- le due stelle sono:
a. Betegeuse: ha un colore rossastro e al suo interno ci starebbero milioni di stelle come il Sole
b. Bellatrix
4) Stella polare: composta da Cassiopea, Orsa minore, Stella polare e Orsa maggiore.
Formazione delle stelle
Le stelle si formano da nebulose, ammassi di gas e polveri. All'interno delle nebulose si creano delle turbolenze e le particelle si uniscono.
In seguito alla forza di gravità si verifica un "collasso" gravitazionale che provoca una concentrazione della massa al centro della nebulosa, si forma così una All'interno del nucleo della protostella hanno inizio le reazioni termonucleari. La temperatura aumenta notevolmente, i gas si espandono verso l'esterno. Inizia la fase di stabilità.
Evoluzione stellare
La vita di una stella dipende dalle sue dimensioni. Una stella piccola vive più a lungo perchè consuma meno atomi di H e He. Una stella grande vive meno perchè gli atomi di H e He si esauriscono prima.
Le reazioni termonucleari avvengono nel nucleo degli atomi. Per farle avvenire bisogna raggiungere temperature pari a milioni di gradi.
Dalle radiazioni termonucleari si libera un enorme quantità di energia.
- Stella con massa 30-50 volte maggiore del Sole vive 4 milioni di anni
- Stella con massa 10 volte maggiore del Sole vive 20 milioni di anni
- Stella con massa uguale a quella del Sole vive 10-15 milioni di anni
- Stella con dimensione un decimo della massa solare vive 100 miliardi di anni
Una volta che l'idrogeno si esaurisce, le reazioni termonucleari rallentano. La forza di gravità non è bilanciata dall'energia emessa e il nucleo si contrae. La concentrazione del nucleo si espande e la superficie della stella si dilata e si raffredda. La forza di gravità ferma l'espansione e si raggiunge un nuovo equilibrio: la stella entra nella fase di gigante rossa.
Quando l'elio si esaurisce si verificano dei fenomeni simili a quelli già descritti, si innescano le reazioni termonucleari e vengono prodotti altri elementi chimici.
Dopo la fase di gigante rossa, l'evoluzione della stella dipende dalla massa iniziale.
Le stelle di dimensioni medie (ad esempio il Sole) nella fase finale si trasformeranno in nane bianche.
Le stelle di dimensioni 10 volte superiori a quelli del Sole subiscono un collasso gravitazionale che determina un'esplosione violentissima, una stella si disintegra e viene lanciata nello spazio (Supernova).
La parte del materiale che non viene staccato raggiunge una densità elevata.
Gli elettroni e protoni si fondano fino a formare i neutroni (Stella di neutroni) .
La stella di neutroni si trasformerà in un buco nero.
Buco nero: un corpo denso che attrae tutto ciò che lo circonda. E' come se in uno spazio si formasse un vortice.
Galassie e Via Lattea
Le galassie sono aggregati di stelle. Al loro interno ci sono circa 100 miliardi di stelle. Vengono classificate in base a:
- forma
- dimensione
Esistono miliardi di galassie. Le galassie tendono ad unirsi e a formare ammassi.
La nostra galassia si chiama Via Lattea e fa parte di un ammasso (che comprende poi galassie) che si chiama gruppo locale.
Zeus ebbe un figlio illegittimo con una donna mortale che si chiamava Alcmena, la abbandonò per paura di Era. Un giorno Era, mentre passeggiava, vide il bambino (Eragle) abbandonato e iniziò ad allattarlo. Il bambino succhiò il latte così forte da cospargerlo tutto. Da quel momento diventò immortale e nel cielo fu visibile la Via Lattea.
Secondo alcuni la Via Lattea è la strada che collega il mondo dei vivi e il mondo dei morti.
Ha una forma aspirale. Si distingue un nucleo centrale e quattro braccia:
- braccio di Orione
- braccio di Reseo
- braccio di Sagittario
- braccio del Ciglio
Tutte le stelle delle braccia ruotano intorno al nucleo della galassia. Il Sole e il sistema solare si trovano nel braccio d'Orione.
Il Sistema solare e il Sole compiono una rotazione intorno al nucleo della galassia in 215 milioni di anni.
Domande da interrogazione
- Quante stelle sono visibili nel cielo e come si muove la sfera celeste?
- Qual è la composizione chimica delle stelle e come si misura la loro luminosità?
- Come si studiano le stelle e cosa si può determinare dallo spettro stellare?
- Quali sono le principali classi spettrali delle stelle e come sono classificate?
- Cosa sono le galassie e qual è la forma della Via Lattea?
Nel cielo è possibile osservare 6.000 stelle. La sfera celeste sembra ruotare in senso antiorario, ma questo è un moto apparente.
Le stelle sono composte per il 70% di idrogeno, 28% di elio e 2% di azoto, ossigeno e carbonio. La luminosità di una stella si misura con la magnitudine, che può essere apparente o assoluta.
Le stelle si studiano con lo spettroscopo, che separa le radiazioni elettromagnetiche in base alle lunghezze d'onda. Dallo spettro stellare si può risalire alla composizione chimica e alla temperatura superficiale delle stelle.
Le stelle sono classificate in 7 classi principali in base alla temperatura e al colore: O (viola), B (blu), A (bianco), F (giallo), G (arancio), K (arancio scuro), M (rosso).
Le galassie sono aggregati di stelle, e la Via Lattea ha una forma a spirale con un nucleo centrale e quattro braccia: Orione, Reseo, Sagittario e Ciglio.
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