Re: Esplosione di una stella

From: Elio Fabri <elio.fabri_at_tiscali.it>
Date: Wed, 31 Oct 2012 21:18:34 +0100

samuele12000 ha scritto:
> Mi potreste aiutare a capire il meccanismo di esplosione di una
> stella che (a seconda della grandezza), diventa poi una stella di
> neutroni oppure un buco nero ?
Mi sa che chiedi un po' troppo ... un corso accelerato di astrofisica
stellare :-)
Aggiungo anche che io non mi sento molto qualificato a risponderti,
perch� le mie conoscenze sono parecchio limitate.
Mi potrai ribattere: "e allora perch� rispondi?"
A questo rispondo che le risposte che ho letto finora non sono un gran
che...

> Ho letto che la stella durante la sua vita si comporta come un
> termostato nel senso che la gravita' che tenderebbe a schiacciarla e'
> compensata dalla pressione delle reazioni nucleari nel suo interno che
> danno quindi una <spinta> verso l'esterno.
Questo non � molto giusto, parlando in termini generali di fisica.
Non c'� una "pressione delle reazioni nucleari". Queste hanno come
effetto immediato di mantenere alta la temperatura al centro della
stella (e del resto se la temperatura non fosse suff. alta le reaz.
nucl. non sarebbero possibili: un gioco gi� piuttosto complesso.
Infatti se la massa totale non � abbastanza grande le reazioni
nucleari non partono e non hai una stella).

La pressione � all'incirca proporzionale alla temperatura e alla
densit�. Della prima ho gi� detto, la seconda � maggiore al centro
perch� � maggiore la pressione.
Ma allora qual'� la causa: la pressione o la densit�?
Direi la pressione.
Questa � maggiore al centro appunto perch� per equilibrare la gravit�
occorre non una pressione, ma un *gradiente di pressione*.
Qui non c'� niente di strano: perch� l'atmosfera sulla terra non si
schiaccia tutta al suolo? Proprio perch� la pressione decresce dal
basso verso l'alto, e questo produce su ogni volumetto di aria una
forza verso l'alto che equilibra il peso (si chiama "equilibrio
idrostatico").

> Ma poi quando il combustibile (idrogeno ed elio ) al suo interno si
> esaurisce la pressione verso l'esterno diminuisce e la gravita' prende
> il sopravvento schiacciando la stella. A questo punto date le enormi
> pressioni si innescano altre fusioni e reazioni nucleari...
Anche qui, s� e no: la compressione aumenta la densit� e la
temperatura; � questa che fa partire altre reaz. nucl.

> e questo non basta a riequilibrare il tutto ? come il termostato di
> cui si parlava prima ?
Non basta se l'equilibrio non fa a tempo a realizzarsi.
Se l'aumento di energia prodotta fa salire troppo rapidamente la
temperatura, questa accelera le reazioni e l'energia dissipata verso
l'esterno non basta a contenere l'aumento di temperatura.
Per questo il fenomeno prende un andamento esplosivo.

Vorrei per� che ti rendessi conto che queste sono chiacchiere, non
spiegazioni.
Una vera spiegazione richiede di scrivere per bene tutte le equazioni
che regolano il fenomeno e studiare se queste ammettono una soluzione
stabile o no.
(Cosa che io non so fare: non hp mai studiato queste cose.)

> Perche' la stella esplode ? Una stella che diventa un buco nero ha una
> attrazione gravitazionale immensa......che <tira naturalmente verso
> l'interno, ma una esplosione e' un qualcosa che espelle materia verso
> l'esterno, come puo' avvenire che questa materia schizzi verso
> l'esterno , non dovrebbe essere trattenuta dalla gravita' del buco
> nero ?
> Nella partita tra esplosione verso l'esterno e gravita' del buco nero
> quali sono le regole ?
Vorrei che non ti facessi suggestionare dai buchi neri :)
Questa � solo una delle possibili fasi terminali dell'evoluzione di
una stella: ci sono le nane bianche e le stelle di neutroni.

Quello che hanno in comune i passaggi verso queste fasi finali � che
l'esplosione non interessa (in genere) la parte pi� interna della
stella, dove si � raggiunta prima la fase finale delle reaz.nucl.,
ossia i nuclei di ferro.
Perci� l'esplosione ha un doppio effetto:
- comprime violentemente il "nucleo" (core) della stella
- espelle la materia pi� esterna.
Della stella rimane quindi il nucleo centrale, che pu� essere stato
pi� o meno compresso, a seconda della massa della stella: le masse
fino a quella del Sole o poco pi� danno luogo a nane bianche: quelle
fra 1 e 3 masse solari (circa) diventano stelle di neutroni, quelle di
massa superiore terminano in buchi neri.
Questo � un mio riassuntino, che non ti garantisco nemmeno che non
contenga errori :)

Aggiungo ancora una cosa a proposito dei famigerati buchi neri, su cui
circolano parecchi miti...
Immagina un buco nero che abbia una massa uguale a quella del Sole.
Bene: a una distanza pari a quella della Terra, la sua forza di
gravit� � esattamente uguale a quella del Sole.
Gi� una nana bianca, che ha una massa come quella del Sole (massa
tipica delle nane bianche) ma ha dimensioni circa come la Terra, ha in
superficie un campo gravitazionale circa 10^4 volte quello alla
superficie del Sole.
Una stella di neutroni, ancora della stessa massa, ma raggio poniamo
di soli 20 km, ha un campo gravit. 10^9 volte maggiore del Sole.

Se passiamo a un buco nero, sempre con la stessa massa, non possiamo
pi� parlare di "raggio" in senso solito, ma possiamo dire che il suo
/orizzonte degli eventi/ ha raggio di 3 km.
Qui i soliti ragionamenti tipo geometria ecuclidea, legge di Newton,
cadono gravemente in difetto, ma a titolo solamente orientativo questo
significa che potresti avere un pianeta in orbita fuori
dell'orizzonte, con un periodo orbitale del'ordine di 100
microsecondi.

Una precisazione: in realt� nessun pianeta reale potrebbe restare
intero in qeulle condizioni, a causa della tremenda intensit� della
*forza di marea*.
Non dico di pi� per non farla troppo lunga...

Soviet_Mario ha scritto:
> Credo, da poco pi� che autodidatta divulgativo, che il
> termine esplosione sia frutto di una prospettiva dei pianeti
> vassalli, che si beccano il flare e vengono rapati a zero,
> ma dal punto di vista della stella mi pare, se non ricordo
> male, che alla riaccensione repentina con cambio di
> combustibile, corrisponda solo l'espulsione degli strati pi�
> periferici. Ossia non � che venga dissipata gran parte della
> massa totale, solo un po'.
E' proprio l'opposto: gran parte della massa viene espulsa.
Il fatto � che tu confondi novae e supernovae (v. sotto).

> su questo non ne so quasi niente, ma suppongo che la
> differenza tra una nova ed una supernova, relativamente
> all'esplosione, sia pi� quantitativa che qualitativa.
Invece � qualitativa: il meccanismo � completamente diverso.
Per es. una stella isolata pu� diventare supernova, mentre le novae
sono sempre parti di sistemi binari, dove l'esplosione (questa s�
superficiale) deriva dall'apporto di materia catturata dalla compagna.
Controprova: la supernova � un evento unico nella vita di una stella,
mentre le novae possono essere ricorrenti. Esistono esempi noti.
                                       

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Elio Fabri
Received on Wed Oct 31 2012 - 21:18:34 CET