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c04:evoluzione_stellare_e_fusioni_nucleari

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Linea 1: Linea 1:
 +====== 4.9 Evoluzione stellare e fusioni nucleari ======
  
 +<WRAP justify>
 +La conoscenza del quadro delle reazioni termonucleari consente ora
 +di precisare le aspettative evolutive delineate all'inizio di
 +questo capitolo come conseguenza del [[c04:il_teorema_del_viriale|teorema del viriale]]. Come
 +schematizzato in Fig. 4.11, ci si attende che la
 +storia di una stella sufficientemente massiccia consista in una
 +progressiva contrazione intervallata da "stop" nucleari
 +ogniqualvolta l'innalzamento della temperatura nelle zone centrali
 +raggiunga la soglia di una delle combustioni termonucleari
 +chiamate progressivamente a trasformare prima H in He, poi He in C
 +e O, sintetizzando infine Mg, Si sino alla costituzione del nucleo
 +finale di Fe la cui fotodisintegrazione darà inizio al collasso
 +finale di [[wp.it>Supernova]] .
 +\\
 +\\
 +{{:c04:figura04_011.jpg?500}}
 +\\
 +**Fig. 4.11 ** Schema dell'andamento temporale delle
 +temperature centrali T in una stella sufficientemente massiccia:
 +fasi di contrazione gravitazionale (g) portano in successione alle
 +combustioni  di H, He, C.. sino alla finale fotodisintegrazione
 +del Ferro.
 +\\
 +\\
 +Più in dettaglio, troveremo che ogni reazione, esaurito il
 +proprio combustibile nelle regioni centrali, si sposta in uno
 +strato che circonda il nucleo composto dai prodotti di reazione
 +che all'aumentare della temperatura fungeranno da combustibile
 +alla successiva reazione. Come schematizzato in Fig. 4.12,
 +l'iterazione di tale processo conduce infine nelle fasi finali di
 +pre-Supernova alla tipica struttura "a cipolla", in cui un nucleo
 +di [[wp.it>Ferro]] è contornato in successione dai prodotti delle varie
 +reazioni che sono state efficienti lungo tutta la storia della
 +stella.
 +
 +La durata temporale delle fasi di combustione nucleare resta
 +determinata dalla condizione che l'energia prodotta supplisca al
 +fabbisogno energetico della struttura, restando quindi collegata
 +alla capacità di produrre energia delle varie fusioni. E' subito
 +visto che a parità di nucleoni coinvolti la fusione di gran
 +lunga più energetica è quella dell'idrogeno, dalla quale ci
 +attendiamo un emissione di energia di almeno $\sim$20 MeV per
 +nucleo di He prodotto, quindi almeno $\sim$5 MeV per nucleone
 +coinvolto. Segue nell'ordine la $3\alpha\rightarrow ^{12}C$ che
 +fornisce 7.275 MeV per nucleo prodotto di carbonio, e altri 7.162
 +MeV per la combustione di $^{12}C$  in $^{16}O$. Si hanno dunque
 +circa 0.6 MeV per nucleone dalla combustione in C, che salgono a
 +circa 0.9 MeV se la combustione si completa a formare  $^{16}O$.
 +Se ne conclude che se una stella rimanesse a luminosità costante
 +la combustione dell'elio sarebbe in grado di durare non più di
 +un quinto di quanto duri quella dell'idrogeno. Poichè in
 +realtà una struttura aumenta di ordini di grandezza la sua
 +luminosità, la durata combustione di He risulterà
 +corrispondentemente minore, riducendosi talora anche a meno di
 +1%.
 +\\
 +\\
 +{{:c04:figura04_12.jpg?700}}
 +\\
 +** Fig. 4.12 ** A sinistra: l'andamento temporale  della
 +struttura di una stella. In ordinata la variabile M$_r$/M che
 +descrive la struttura dal centro (M$_r$/M=0) alla superficie 
 +(M$_r$/M=1). Le aree  tratteggiate rappresentano le zone ove sono
 +efficienti le indicate combustioni nicleari. A destra: schema
 +della struttura finale "a cipolla" in fase di pre-Supernova.
 +</WRAP>
 +\\
 +^T<sub>6</sub>^Fase^E<sub>grav</sub>^E<sub>nucl</sub>^Fotoni^Neutrini^
 +|   0-10     Gravit.            1 KeV/n            |   100%         
 +|   10-30  | H -> He                -       | 6.7 MeV/n  |   95%    |  5%  |
 +|   30-100  |    Gravit.          |  10 KeV/n  |          |    100%  |  -  | 
 +|  100-300  | He -> C,O          |          | 7.4 MeV/n  |    100%  |     |
 +|  300-800  |    Gravit.          |  100 KeV/n |          |    50%    50%  |
 +|  800-1100  | C<sup>12</sup>+C<sup>12</sup> -> |  -    | 7.7 MeV/n    | -   | circa 100%  |
 +| 1100-1400 |                    150 KeV/n  |            | -   | circa 100%  |
 +| 1400-2000 | O<sup>16</sup>+O<sup>16</sup> ->  |     | 8.0 MeV/n    | -   | circa 100%  |
 +| 2000-5000 |    Fe                400 KeV/n  | 8.4 MeV/n    | -   | circa 100%  |
 +<WRAP justify>
 +**Tabella 1** Schema orientativo dell'evoluzione di
 +una struttura stellare massiva attraverso le diverse fasi di
 +combustione al crescere della temperatura centrale $T_6$ (in
 +milioni di gradi). Per ogni fase viene riportata l'energia totale
 +(gravitazionale o nucleare) rilasciata dall'inizio dell'evoluzione
 +e la frazione di energia emessa per fotoni o neutrini. 
 +\\
 +\\
 +Le combustioni di elementi più pesanti risultano ancor meno
 +energetiche e, per di più, l'abbondante produzione di
 +termoneutrini che contraddistingue le fasi evolutive più
 +avanzate aumentano di molto il fabbisogno energetico, riducendo di
 +conseguenza i tempi caratteristici della combustione, sino a farli
 +svanire in una continua finale contrazione. La //Tabella 1//
 +riporta una valutazione indicativa della storia
 +energetica di una struttura, dalla sua formazione sino alla
 +struttura finale di pre-Supernova.
 +
 +Se l'età delle stelle è distribuita a caso, ci si attende di
 +trovare la grande maggioranza delle stelle in fase di combustione
 +di idrogeno, e ciò è da collegarsi alla già citata evidenza
 +osservativa della [[wp.it>Sequenza_principale|Sequenza Principale]]. Ci si attende anche
 +una non trascurabile presenza di stelle in fase di combustione di
 +He, ma una scarsa o nulla evidenza di stelle in fasi di
 +combustione ancor più avanzate. Fasi quindi di difficile
 +identificazione osservativa, ma che risultano peraltro di grande
 +importanza quando si affronti il problema della formazione degli
 +elementi e della evoluzione nucleare della materia nell'Universo.
 +</WRAP>
 +\\
 +----
 +\\
 +~~DISQUS~~

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