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c06:limite_chandrasekhar

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Linea 1: Linea 1:
 +====== 6.1 Il Limite di Schoenberg Chandrasekhar. Gap di Hertzsprung ======
  
 +<WRAP justify>
 +Le caratteristiche evolutivo-strutturali di una stella che si
 +inoltra nella fase di combustione di H in una shell risultano
 +regolate da una serie di ricorrenze che accomunano tutte le
 +strutture. L'instaurarsi della combustione a shell è infatti
 +sempre seguita da una espansione degli strati esterni mentre la
 +luminosità si mantiene approssimativamente costante. Diminuisce
 +quindi la temperatura efficace e gli strati esterni alla shell
 +diventano rapidamente e sempre più consistentemente convettivi.
 +La stella si porta conseguentemente verso la sua //traccia di
 +Hayashi// raggiungendo l'isoconvettiva corrispondente ad un
 +inviluppo totalmente convettivo, seguendo infine l'isoconvettiva
 +medesima con un progressivo aumento di luminosità sinchè la
 +shell di idrogeno resta l'unico sorgente efficiente di energia
 +nucleare (Fig. 6.1). E' questo il primo apparire di
 +una regola generale; //combustioni centrali collocano i modelli
 +verso alte temperature efficaci, combustioni a shell riportano i
 +modelli verso le rispettive tracce di Hayashi.//
 +\\
 +\\
 +{{:c06:figura06_01.jpg?500}}
 +\\
 +** Fig.6.1 ** Tracce evolutive nel diagramma HR per
 +stelle di Pop.I di varie masse. Il punto 6 indica il termine
 +della combustione di H in shell e l'innesco della combustione
 +dell'elio.
 +\\
 +</WRAP>
 +^ Fase ^ 2 ^ 3 ^ 5 ^ 6 ^ 9 ^ 
 +| 3 M$_{odot}$ |  227 | 239  | 249  | 253  |  326  |
 +| 5M$_{odot}$  | 65.5 | 68.2 | 70.3 | 70.8 | 87.8  |
 +<WRAP justify>
 +** Tab. 1 ** Tempi evolutivi (milioni di anni) per le due strutture di
 +3 e 5 M$_{\odot}$ alle fasi riportate in Fig. 6.1
 +\\
 +\\
 +Al progredire della combustione l'idrogeno che circonda il nucleo
 +inerte di elio viene trasformato anch'esso in elio. Il nucleo
 +aumenta quindi con continuità la propria massa mentre la shell
 +di combustione interesssa progressivamente strati sempre più
 +esterni. In ogni caso la combustione è ormai dominata dal ciclo
 +CNO. Causa l'assenza di sorgenti di energia, il nucleo di elio
 +tende inizialmente verso una struttura isoterma, reagendo poi alla
 +continua sua crescita in massa con una contrazione e conseguente
 +riscaldamento che condurrà infine all'innesco delle reazioni
 +dell'elio.
 +
 +Stelle della SPS dopo la fase di //overall contraction// permangono
 +nei pressi della Sequenza Principale sinchè il nucleo di elio
 +raggiunge $\sim$ 10% della massa totale della stella. E' questo
 +il [[wp>Schönberg–Chandrasekhar_limit|limite di Schoenberg Chandrasekhar]], dal nome dei due
 +ricercatori che nel 1942 mostrarono con trattamento analitico come
 +al di sopra di questo limite non siano ammesse soluzioni delle
 +equazioni di equilibrio che si raccordino con un nucleo isotermo.
 +Raggiunto tale limite i nuclei iniziano una fase di contrazione
 +mentre la struttura si porta verso la traccia di Hayashi dove,
 +dopo breve risalita, giungono ad innescare la combustione centrale
 +dell'elio. Questa fase si sviluppa con tempi scala molto minori
 +sia di quelli precedenti che di quelli della successiva
 +combustione dell'elio. Ci si attende quindi che la zona del
 +diagramma HR compresa tra la Sequenza Principale e le Giganti
 +Rosse in fase di combustione di elio sia scarsamente popolata,
 +accadomento peraltro già evidenziato dalle osservazioni di
 +ammassi giovani (Fig. 6.2), noto in letteratura come //Gap di
 +Herizsprung//. I dati in Tabella 1 riportano a titolo di esempio i
 +tempi alle diverse fasi evolutive di due strutture della Fig. 6.1.
 +
 +\\
 +\\
 +{{:c06:figura06_02.jpg?500}}
 +\\
 +** Fig. 6.2 ** Diagramma CM per l'ammasso giovane di disco
 +[[wp.it>NGC_7789|NGC7789]]. 
 +\\
 +\\
 +
 +Stelle con massa superiore a circa 6 M$_{\odot}$ hanno in Sequenza
 +Principale nuclei convettivi che già superano il limite di
 +Schoenberg Chandrasekhar: l'esaurimento del idrogeno centrale è
 +seguito immediatamente dalla contrazione del nucleo di elio con il
 +conseguente spostamento verso la traccia di Hayashi dove innescano
 +la combustione 3$\alpha$. Stelle ancora più massicce ($\ge$ 15
 +M$_{\odot}$) finiscono con innescare le reazioni dell'elio ancor
 +prima di raggiungere la traccia di Hayashi (vedi Fig. 6.1), che
 +verrà raggiunta solo al termine della successiva combustione
 +dell'elio . In caso di strutture povere di metalli, decresce il
 +limite inferiore per tale combustione precoce dell'elio (Fig.6.3).
 +Tale comportamento può essere agevolmente interpretato
 +ricordando che al diminuire di Z aumentano temperature centrali e
 +luminosità delle stelle, aumentando con queste anche le
 +dimensioni in massa del nucleo convettivo. Vengono così simulate
 +condizioni che a Z maggiori sono caratteristiche di stelle più
 +massicce.
 +\\
 +\\
 +{{:c06:figura06_03.jpg?500}}
 +\\
 +** Fig. 6.3 ** Tracce evolutive di stelle di SPS per le
 +indicate masse e composizioni chimiche. I punti sulle tracce
 +riportano nell'ordine: ZAMS, esaurimento idrogeno centrale, inizio
 +combustione centrale di elio, esaurimento elio centrale.
 +\\
 +\\
 +In stelle con massa inferiore a, circa, 2.5 M$_{\odot}$ nel nucleo
 +di elio cominciano invece a manifestarsi gli effetti della
 +degenerazione elettronica, che accomunerà la storia evolutiva di
 +tali strutture a quella delle strutture della SPI che verrà
 +discussa nella prossima sezione.
 +\\
 +\\
 +{{:c06:figura06_04.jpg?500}}
 +\\
 +** Fig. 6.4 ** Caratteristiche strutturali di una stella
 +si 6 M$_{\odot}$, Y=0.20, Z= 10$^{-4}$ nella fase di Sequenza
 +Principale (pannello
 +superiore) e nella fase di combustione di idrogeno a shell
 +(pannello inferiore). Le grandezze sono normalizzate al loro
 +valore massimo.
 +\\
 +\\
 +La Fig. 6.4 riporta alcuni dettagli della struttura di
 +una stella di 6 M$_{\odot}$ in fase di combustione centrale di
 +idrogeno (pannello superiore) e nella fase di combustione a shell
 +che segue l'esaurimento dell'idrogeno centrale. Si noti nella
 +struttura di Sequenza Principale il gradiente di elio conseguente all'arretramento
 +del nucleo convettivo e nella struttura a shell il gradiente di
 +temperatura nel nucleo che segnala la contrazione del medesimo e,
 +negli strati esterni al nucleo, la diminuzione di luminosità che
 +segnala il riassorbimento di energia legato alla espensione
 +dell'inviluppo. 
 +\\
 +\\
 +{{:c06:figura06_05.jpg?500}}
 +\\
 +**Fig. 6.5** Schema rappresentativo della evoluzione
 +temporale di  una struttura di  7 M$_{\odot}$ di Popolazione I.
 +Il tempo è in unità di 10<sup>7</sup> anni.
 +\\
 +\\
 +La Fig. 6.5 illustra infine l'andamento
 +temporale di una struttura di 7 M$_{\odot}$ secondo una
 +rappresentazione tipica della scuola evolutiva tedesca di
 +[[wp>Rudolf_Kippenhahn|Rudolf Kippenhahn]] e collaboratori.
 +</WRAP>
 +<fbl>
 +\\
 +\\
 +----
 +\\
 +~~DISQUS~~
c06/limite_chandrasekhar.txt · Ultima modifica: 31/05/2023 11:40 da marco

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