astrofisica

1. astrofisica Supernova a instabilità di coppia Ipotesi meccanismoattivato

2. Ipotesi classiche e destino evolutivo delle stelle Massa simile a quella solare:contrazione, fase fusione idrogeno in eliogigante rossa, vento stellare, nebulosa planetaria (nana bianca) , nana nera Massa 10-20 volte quella solare:contrazioni ed espansioni, fasi con fusione idrogeno,elio, carbonio, neon , ossigeno, silicio, ferro:esplosionedi supernova, stella a neutroni, buco nero Massa 100, 200, 300.. Masse solari ?Contrazioni ed espansioni, fasi con fusione idrogeno,elio, carbonio, neon, ossigeno:instabilità di coppia antiparticelle:fusione rapidissimadi ossigeno con sintesi di nichel 56, radioattivo,ferro:esplosione di ipernova , nube in espansione, dispersioneelementi sintetizzati

3. Una stella con massa ridotta (solare) mediantecontrazione gravitazionale può aumentare latemperatura (10.000.000 gradi K) nel nucleo ee la densità e cosìinnescare la parziale fusione di idrogeno in elio:l’energia liberata produce la espansione delgas (gigante rossa) e la contrazione del nucleosenza più raggiungere temperature limite perinnescare altre fusioni( elio > carbonio)

4. In una stella con massa di circa 20-30 masse solari si possono verificare in successione varie fasi di contrazione(con aumento di temperatura e densità a livello centrale)e conseguente fusione ( e sintesi) di elio, carbonio,neon,ossigeno, silicio, ferro: alla temperatura limite per lafusione di ossigeno in ferro avviene la esplosione dellasupernova (liberazione di elementi nello spazio, contrazionedella parte centrale in stella neutronica > buco nero)

5. In una stella con massa di circa 100-200 masse solari si possono verificare in successione varie fasi di contrazione(con aumento di temperatura e densità a livello centrale)e conseguente fusione ( e sintesi) di elio, carbonio,neon,ossigeno:al limite di temperatura per trasformare ossigenoin silicio, compaiono antiparticelle generate dallacollisione di fotoni gamma, che permettono un aumentodi temperatura per collasso senza aumento di densità:avviene una esplosiva fusione di ossigeno in nichel 56e ferro:l’energia generata innesca la esplosione della stella:genera nube in espansione senza residuo stellare

6. Ad elevate temperature , nuclei ed elettroni possono emettere fotoni tipo gammafotoni in collisione possono trasformare la loro energiain massa di elettrone e positronela pressione dovuta alle antiparticelle risulta molto inferiore a quella dei fotoni originanti Il collasso gravitazionale contrastato dalla pressione di radiazione non viene più ostacolatodalla diminuita pressione delle antiparticelle epuò avvenire molto rapidamente (pochi minuti)aumentando la densità che favorisce la fusionedell’ossigeno (in modo rapido, esplosivo) liberandoenergia superiore a quella totale gravitazionale:esplosione con distruzione completa della stellae formazione di una nube in rapida espansionecontenente gli elementi sintetizzati Si ipotizza che tale situazione di realizzi perla comparsa di un meccanismo che generaparticelle e antiparticelle per trasformazione di fotoni in collisione Supernova a instabilità di coppia

7. In stelle con masse molto superiori a quelle solari(100-200.300..) è possibile che avvenga una contrazionecon aumento di temperatura senza che segua ancheun aumento di densità (che avrebbe come conseguenzala fusione di ossigeno in silicio > ferro > esplosionedi supernova con residuo in stella neutronica > buco nero

8. Nuclei, elettroni , con elevata energiaemettono radiazione con fotoni gamma Fotoni in collisione generano antiparticelle (elettroni,positroni) Pressione fotonica contrasta collasso: Ossigeno > Silicio>ferro Pressione antiparticelle:collasso e instabilità centrale Buco nero Nube in espansione

9. Sole e stelle con massa simile

10. La massa limitata permette una contrazionee aumento centrale di temperatura sufficientesolo per la fusione di idrogeno in elio La stella diventerà una gigante rossa > perderà molta massa con vento solare>> nebulosa planetaria (con nana bianca) >> nana nera Evoluzione stella con massa simile a quella solare

11. Evoluzione stella con massa simile a quella solare La massa limitata permette una contrazionee aumento centrale di temperatura sufficientesolo per la fusione di idrogeno in elio La stella diventerà una gigante rossa >vento solare> nebulosa planetaria (con nana bianca) >> nana nera

12. Stella rossa stella protostella Gigante rossa Nebulosa in fase di contrazione Nebulosa planetaria Nana bianca Nana nera Nebulosa gassosa Evoluzione stellare per masse simila quella solare

13. Inizio fusione nucleare Proseguendo la contrazione anche latemperatura e la luminosità aumentano:quando al centro della stella si raggiungeuna temperatura di circa 10 milioni di gradiinizia la fusione che trasforma idrogenoin elio liberando energia:la stella mantieneun raggio più o meno costante:entra nellasequenza principale ove rimane per lamaggior parte della sua esistenza

14. La stella rossa diventa un gigante rossa:questa , in funzione della massa residua,si trasforma in una nebulosa planetaria,con nana bianca al centro, che può continuare a perdere energia e diventareuna nana nera e scomparire

15. Evoluzione da gigante rossa a nana bianca - nera Se la massa residua della stella è poco maggiore di quella del sole, la stellarossa gigante perde molta della sua massa e diventa una nana bianca circondata da un alone di materia (nebulosa planetaria):la nana bianca potrà trasformarsi in una nana nera

16. Stelle con massa 10-20 volte quella solare

17. La gigante rossa può invece, se possiedeuna grande massa, diventare unasupergigante rossa e poi trasformarsi inuna supernova che esplodendo puòtrasformarsi in una stella a neutroni o inun buco nero

18. Se la massa della gigante rossa è molto grande, riprende un ciclo di espansione e contrazione : gigante rossariprende la sintesi si elementi chimici

19. La supergigante si trasforma in supernova:continua sintesi di elementi chimici:questa esplode originandouna stella neutronica o un buco nero

20. Evoluzione di una stella con massa circa 20 masse solari idrogeno elio carbonio ossigeno neon silicio Vengono sintetizzati vari elementi da H a Fe: poiavviene una esplosione e residua una stella a neutroni..buco nero ferro supernova Stella a neutroni Buco nero

21. idrogeno elio carbonio neon ossigeno silicio ferro Evoluzione di una stella con massa circa 20 masse solari Vengono sintetizzati vari elementi da H a Fe: poiavviene una esplosione e residua una stella a neutroni..buco nero

22. Stella rossa stella protostella Gigante rossa Nebulosa in fase di contrazione Supergigante rossa Stella neutronica Buco nero Nebulosa gassosa supernova Evoluzione stellare:per masse maggiori di 2-3 masse solari

23. Evoluzione di stelle con massa di circa 100-250 masse solari La grande massa permette un diverso comportamentoquando si è raggiunta la fase di fusione di ossigeno:nonviene trasformato in silicio (e poi ferro+ esplosione):avvienela creazione di coppie di particelle e antiparticell

24. Evoluzione di una stella con massa circa 100 masse solari idrogeno elio carbonio ossigeno neon La grande massa permette un diverso comportamentoquando si è raggiunta la fase di fusione di ossigeno:nonviene trasformato in silicio (e poi ferro+ esplosione):avvienela creazione di coppie di particelle e antiparticelle:vieneprodotto Ni-56 insieme ad altri elementi pesanti:segueesplosione con nume in rapida espansione contenente elementi sintetizzati : non genera residuo di stella neutronica o buco nero

25. Evoluzione di una stella con massa circa 100 masse solari idrogeno elio carbonio ossigeno neon ipernova

26. idrogeno elio carbonio neon ossigeno Evoluzione di una stella con massa circa 100 masse solari

27. Nucleosintesi 1-2 masse solari 10-20 masse solari 100-200 masse solari

28. nucleosintesi Nelle stelle della sequenza principaleviene trasformato idrogeno in elio Nelle stelle più massicce, con temperaturemolto più elevate, possono venire sintetizzati anche elementi più pesanti chepoi verranno immessi nello spazio quandola stella esplode

29. Stella rossa stella protostella Gigante rossa Nebulosa in fase di contrazione Nebulosa planetaria Nana bianca Supergigante rossa Nana nera Stella neutronica Buco nero Nebulosa gassosa supernova Evoluzione stellare

30. La sintesi degli elementi chimici avviene fondamentalmente nelle stellequando la temperatura interna permette la fusione di nuclei più leggeriin nuclei più pesanti (fino al ferro…):tale temperatura raggiunge valoridiversi in funzione della massa della stella in fase di collasso gravitazionale:stelle con la massa simile a quella solare possono raggiungere al loro centrotemperature che permettono solo la trasformazione di idrogeno in elio:stelle più massicce possono attraverso fasi alterne di compressione edespansione raggiungere temperature che permettono la sintesi di nucleifino al ferro:oltre tale elemento la stella eventualmente esplode comesupernova immettendo nello spazio gli elementi sintetizzati(altri elementi più pesanti possono essere prodotti mediante processi di neutronizzazione…)

31. Mentre la massa gassosa collassa, la temperatura verso l’interno aumentafino a raggiungere valori (10.000.000 °…) che permettono l’inizio dellafusione nucleare:l’energia irradiata permette di equilibrare la forza responsabile del collasso:la stella si mantiene costante come volume Idrogeno >>> elio + energia

32. Terminata la fusione dell’idrogeno centrale, riprende il collasso della massa gassosa: mentre la parte centrale collassa e si riscalda,la parte periferica si espande rapidamente per effetto della radiazione proveniente dall’interno:la temperatura diminuisce e il colore passa verso il rosso:nasce unagigante rossa che poi disperderà lentamente energia e massa senzapiù permettere ulteriori fusioni:si evolverà verso la fase di nana bianca, nana nera…

33. Sintesi di elementi in stelle più massicce del solemediante fasi alterne di compressione ed espansione si possono otteneretemperature sempre più elevate che permettono la sintesi di elementifino al ferro (oltre avviene il collasso ed esplosione della stella, conimmissione degli elementi sintetizzati nello spazio circostante)