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c04:condizioni_generali_sulle_strutture_stellari

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Linea 1: Linea 1:
 +====== A4.3 Condizioni generali sulle strutture stellari ======
  
 +<WRAP justify>
 +Sulla base delle varie relazioni teoriche che  governano
 +l'equilibrio delle strutture stellari è possibile ricavare
 +interessanti predizioni sul comportamento generale di tali
 +strutture.
 +
 +Dall'equazione dell'[[wp.it>equilibrio idrostatico]] nella forma
 +dP/dM=GM/4$\pi$r$^4$, integrando lungo l'intera struttura con un
 +unico passo si ottiene as esempio
 +\\
 +\\
 +$$P  \ \propto \ \frac {M^2}{R^4} \ \ \ {\rm e  \ poich\grave{e}} \ \ P \propto
 +\rho T \propto \frac {M}{R^3} T$$
 +\\
 +\\
 +si ha infine
 +\\
 +\\
 +$$T \ \ \propto \ \ \frac {M}{R}$$
 +\\
 +\\
 +Alla stessa relazione si giunge dal [[wp.it>Teorema_del_viriale|teorema del viriale]]. Da  
 +2W + $\Omega$ = 0 si ha infatti $W \propto -\Omega$, dove ad evitare
 +confusioni con la temperatura T abbiamo ora indicato con W
 +l'energia cinetica totale del sistema. Per la temperatura si ha 
 +T $\propto$ W/M e, dal viriale, anche $\propto \Omega$/M. Poichè
 +$\Omega \propto$ M$^2$/R si ha infine ancora T $\propto$ M/R.
 +
 +Utilizzando tale relazione possiamo anche ricavare indicazioni
 +sulla relazione massa-luminosità per strutture supposte almeno
 +in larga parte in equilibrio radiativo. In tal caso si ha infatti
 +\\
 +\\
 +$$ \frac {dT}{dM}\ \ = \ \ - \frac {3 \overline \kappa}{4ac} \frac {L }{16 \pi^2 r^4 T^3}
 +\ \ \ \ {\rm da \ \ cui} \ \ \ \ \frac {T^4}{M} \propto \frac {L}{R^4}$$
 +\\
 +\\
 +Da T $\propto$ M/R si ricava infine
 +$$L\ \ \propto \ \ M^3$$
 +
 +che mostra come la luminosità debba crescere con una potenza
 +superiore della massa. Si noti come nella derivazione non si siano
 +fatte ipotesi sulla generazione di energia, a ulteriore
 +dimostrazione che la luminosità di una struttura è governata
 +dalla massa attraverso l'equilibrio idrostatico. Introducendo
 +l'ipotesi che la luminosità sia il prodotto di un meccanismo di
 +combustione nucleare, poichè l'efficienza delle combustioni
 +cresce con la temperatura, la relazione precedente ci garantisce
 +anche che la temperatura centrale deve crescere con la massa.
 +\\
 +\\
 +Dalla equazione della conservazione di energia si ha inoltre
 +\\
 +\\
 +$$ \frac {dL}{dR} \ = 4 \pi r^2 \rho \varepsilon  \ \ \ {\rm da \ \ cui}
 +\ \ \ \ \frac {L}{R^3} \propto \rho \varepsilon $$
 +\\
 +\\
 +e utilizzando ancora T $\propto$ M/R, unita alla
 +L $\propto$ M$^3$ si ha
 +\\
 +\\
 +$$\frac {L T^3}{M^3} \propto T^3 \propto \rho \varepsilon $$.
 +\\
 +\\
 +che mostra come il rapporto tra temperatura e
 +densità dipenda dal coefficiente di generazione di energia. Per
 +quest'ultimo si avrà una dipendenza da temperatura e densità
 +del tipo
 +\\
 +\\
 +$$ \varepsilon \ \propto \ \rho^m\ \ T^n$$
 +\\
 +\\
 +risultando m=1, n=4 per la combustione dell'idrogeno, catena pp,
 +m=1, n=14 per il ciclo CNO, e m=2, n=22 per la combustione
 +dell'elio.
 +
 +Per strutture sorrette dalla catena pp si avrà cos\ì, ad
 +esempio
 +\\
 +\\
 +$$ T \rho^2 \sim cost$$
 +\\
 +\\
 +e simile per il CNO, che mostra come se all'aumentare della massa
 +deve crescere la temperatura, come abbiamo già trovato, nel
 +contempo deve diminuire anche la densità centrale. Diminuendo le
 +masse si avranno dunque minori temperature e maggiori densità,
 +predisponendo tali masse all'insorgere della degenerazione
 +elettronica, come già indicato.
 +\\
 +<fbl>
 +\\
 +----
 +~~DISQUS~~
c04/condizioni_generali_sulle_strutture_stellari.txt · Ultima modifica: 29/05/2023 11:01 da marco

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