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c04:la_formazione_di_strutture_autogravitanti

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Linea 1: Linea 1:
 +====== 4.1 La formazione di  strutture autogravitanti ======
  
 +<WRAP justify>
 +Le considerazioni svolte  nel precedente capitolo forniscono un
 +quadro generale dei meccanismi fisici che riteniamo operare nelle
 +strutture stellari determinandone le proprietà. Inserendo
 +adeguate valutazioni dell'efficienza di tali meccanismi nelle
 +equazioni dell'equilibrio stellare discusse [[c02:capitolo_2|nel secondo capitolo]] e
 +utilizzando i sistemi di calcolo numerico ivi presentati sarà
 +possibile operare previsioni teoriche sul comportamento nel tempo
 +di tali strutture, per ogni assunto e prefissato valore della
 +massa e della composizione chimica.  Diviene così possibile
 +investigare quantitativamente il destino evolutivo degli oggetti
 +stellari al duplice fine di interpretare le strutture stellari
 +oggi osservate in termini dei loro parametri evolutivi e, nel
 +contempo, di comprendere il ruolo che le stelle hanno svolto e
 +stanno svolgendo nell'evoluzione nucleare della materia
 +dell'Universo.
 +
 +
 +Prima di entrare  in tali dettagliate valutazioni, dedicheremo
 +peraltro questo capitolo a precisare il quadro entro il quale tali
 +risultati evolutivi devono muoversi in base a considerazioni
 +generali sulla natura e il funzionamento della // "macchina
 +stella"// Per ciò che riguarda in particolare l'origine di
 +tali strutture, si è più volte indicato come una stella
 +sia il risultato della contrazione di una massa di gas
 +interstellare nel quale il campo gravitazionale abbia finito col
 +prevalere sull'energia termica delle particelle. Si può
 +ottenere una stima dei rapporti tra le grandezze in gioco
 +richiedendo che alla periferia di una nube di massa M e raggio R
 +l'energia gravitazionale di un atomo di idrogeno superi la sua
 +energia di agitazione termica
 +</WRAP>
 +\\
 +$$G\frac {MH}{R} > kT$$
 +\\
 +\\
 +Collegando la massa  alla densità media della nube, 
 +$$M = \frac{4}{3}\pi R^3 \rho$$, si può esprimere R<sup>3</sup> in funzione di
 +$M, \rho$, ottenendo così
 +\\
 +\\
 +$$\frac {M^2\rho}{T^3} > \frac{3}{4\pi} (\frac{k}{GH})^3$$
 +\\
 +<WRAP justify>
 +che mostra come per  ogni prefissata coppia di valori $\rho$ e T
 +della nube protostellare esista una massa minima in grado di
 +contrarre (//Massa di Jeans//). Come era da attendersi, la massa
 +di Jeans risulta tanto minore quanto minore è la temperatura o
 +quanto maggiore è la densità.  Se per una tipica nube
 +interstellare assumiamo una temperatura $T\sim 100 ∞K$ ed una
 +densità di $\sim 20$ atomi $\rm {cm^{-3}}$ si trova una massa
 +minima  di circa un migliaio di masse solari, dell'ordine quindi
 +di quella osservata per gli ammassi stellari di disco.
 +
 +{{ :c04:ammassom7.jpg?400 | Ammasso stellare M7}}
 +
 +Ciò suggerisce un semplice schema che giustifica, sia pur
 +qualitativamente, la formazione di tali ammassi e, più in
 +generale, l'esistenza di ammassi stellari. Una nube che abbia
 +raggiunto la massa critica, o per fluttuazioni di densità o
 +per raffreddamento, inizia infatti a collassare perché la
 +forza gravitazionale prevale sull'agitazione termica. A bassa
 +temperatura il gas è non ionizzato e trasparente alla
 +radiazione, l'energia acquistata nella contrazione viene irradiata
 +nello spazio ed il collasso procede quasi isotermicamente. Aumenta
 +peraltro la densità e diminuisce quindi la massa critica di
 +Jeans, rendendo possibile ulteriori fragmentazioni in scala
 +gerarchica. Tali fragmentazioni terminano quando, al procedere
 +della contrazione, la radiazione tende sempre più a restare
 +intrappolata nel gas  e la temperatura del gas stesso inizia ad
 +aumentare. Dall'ultima generazione di fragmentazioni nasceranno le
 +stelle dell'ammasso.
 +
 +La formazione delle  strutture stellari è peraltro processo
 +estremamente complesso che coinvolge il [[wp.it>idrodinamica|trattamento idrodinamico]]
 +del gas in contrazione, non escluso l'intervento di 
 +[[wp.it>Campo_magnetico|campi magnetici]], e che esula dai limiti della presente trattazione. E'
 +nondimeno istruttivo  utilizzare ancora la relazione precedente
 +per valutare la densità minima corrispondente a masse di Jeans
 +dell'ordine delle comuni strutture stellari. Si ricava infatti
 +facilmente che per l'instabilità gravitazionale deve essere
 +\\
 +\\
 +$$\rho \geq 4 \ 10^{44} \ T^3/M^2$$
 +\\
 +\\
 +Ponendo come limite  inferiore delle possibili temperature il
 +valore della [[wp.it>radiazione di fondo]] ($T\sim 3 ∞K$), per 
 +$M = 1M_{\odot}$ si ottiene così ad esempio  
 +$\rho \geq 10^{-18} \ gr \ cm^{-3}$, corrispondente a circa $10^6$ 
 +atomi di idrogeno per centimetro cubo.
 +</WRAP>
 +
 +//**Foto**: una bella immagine dell'[[http://www.eso.org/public/italy/images/eso1406a/|ammasso aperto M7]] (Crediti: ESO)
 +\\
 +----
 +~~DISQUS~~
c04/la_formazione_di_strutture_autogravitanti.txt · Ultima modifica: 29/05/2023 10:50 da marco

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