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c07:generalita_combustione_he

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Linea 1: Linea 1:
 +====== 7.1 Generalità sulle fasi di combustione dell'elio. Piccole masse, masse intermedie e grandi masse ======
 +
 +<WRAP justify>
 +Lo studio delle fasi avanzate di combustione di idrogeno in una
 +shell ci ha portato a concludere che stelle con massa superiore o
 +dell'ordine di $\sim 0.5 M_{\odot}$ riescono a raggiungere le
 +temperature tipiche $(\sim 10^8K)$ per l'innesco delle
 +reazioni $3\alpha$. In tali stelle, all'aumentare della massa il
 +nucleo centrale di elio risulta sempre meno governato da fenomeni
 +di degenerazione elettronica. Le valutazioni evolutive mostrano
 +che stelle con massa maggiore di circa M $\sim$ 3M$_{\odot}$
 +giungono ad innescare pacificamente l'elio in un nucleo centrale
 +non degenere.
 +
 +Indipendentemente dalle modalità dell'innesco, le fasi di
 +combustione di elio riproducono un'evoluzione strutturale per
 +molti versi analoga a quella caratterizzante la [[c05:zams|combustione
 +centrale]] ed [[c05:la_fase_di_esaurimento_dell_idrogeno|a shell]] dell'idrogeno. E' innanzitutto da notare come,
 +a causa della elevata dipendenza della reazione 3$\alpha$ dalla
 +temperatura, la combustione centrale di elio induce in ogni caso
 +la formazione di un nuovo //nucleo di convezione//. Le strutture che
 +avevano raggiunto la loro [[c05:la_tracca_di_hayashi|traccia di Hayashi]] reagiscono alla
 +presenza della nuova sorgente centrale di energia tendendo a
 +distaccarsi dalla traccia, ritornando verso maggiori temperature
 +effettive, cioè verso il luogo caratteristico delle combustioni
 +centrali.
 +\\
 +\\
 +{{:c07:figura0701.jpg?500}}
 +\\
 +**Fig. 7.1** Traccia evolutiva di una stella di 3.0
 +<tex>M$_{\odot}$</tex> di Pop. 1, tipica di stelle al limite del flash
 +dell'elio. L'asterisco indica la posizione dell'innesco dell'elio.
 +L'evoluzione è seguita sino all'esaurimento dell'elio al centro
 +ed all'instaurarsi della combustione a doppia shell. I tempi
 +evolutivi delle varie fasi sono riportati in tabella 7.1. 
 +La luminosità L è in luminosità solari.
 +\\
 +\\
 +Stelle di massa sufficientemente elevata (M $\ge$ 7M$_{\odot}$)
 +continuano ad evolvere con un graduale e contenuto aumento di
 +luminosità. Al decrescere della massa si manifesta sempre più
 +evidente una tendenza dei modelli a doppia sorgente di energia (He
 +centrale ed H in shell) a collocarsi a luminosità inferiori a
 +quelle raggiunte al momento dell'[[c06:il_flash_dell_elio|innesco dell'elio]]. La **Fig. 7.1** riporta in 
 +maggiori dettagli l'evoluzione del
 +modello di <tex>3 M$_{\odot}$</tex> di Fig. 6.1 che mostra chiaramente tale
 +caratteristica. La **Tabella 1** riporta i tempi
 +evolutivi delle relative fasi.
 +</WRAP>
 +** Tab. 1** Tempi evolutivi per la traccia in Fig. 7.1 (in 10<sup>8</sup> anni)
 +\\
 +^ Punto ^ t ^ Punto ^ t ^ Punto ^ t ^ Punto ^ t ^ Punto ^ t ^
 +| 2 | 1.39  | 6 | 2.44  |10  |2.489  | 14 | 2.56  | 18 | 3.19 |
 +| 3 | 2.24  | 7 | 2.47  |11  |2.498  | 15 | 2.78  | 19 | 3.23 |
 +| 4 | 2.34  | 8 | 2.479  |12 |2.507  | 16 | 2.94  | 20 |3.26 |
 +| 5 | 2.40  | 9 | 2.484  |13 | 2.53  | 17 | 3.07  |    |   |
 +<WRAP justify>
 +La diminuzione di luminosità conseguente all'instaurarsi della
 +doppia sorgente di energia prosegue e risulta esaltata in stelle
 +di piccola massa che subiscono il flash dell'elio. Da oltre 1.000
 +luminosità solari, tipiche del //flash//, esse discendono a meno di
 +100, collocandosi alle luminosità tipiche della fase di //ramo
 +orizzontale// negli ammassi globulari (--> A7.2). Fase che
 +avevamo già interpretato, in base al principio di ragion
 +sufficiente, come quella della combustione dell'elio. Si può
 +interpretare questo scenario come un'evidenza che la presenza di
 +una relazione massa del nucleo degenere - luminosità spinge la
 +stella verso luminosità abnormi. Rotta la degenerazione, la
 +struttura si riassesta sulle luminosità naturali per una
 +struttura non degenere.
 +
 +Per ogni massa, all'esaurimento dell'elio centrale segue l'innesco
 +della reazione 3$\alpha$ nella shell ricca di elio contornante un
 +nucleo di carbonio-ossigeno, e la stella tende nuovamente a
 +ricollocarsi lungo la sua traccia di Hayashi. E' in questa fase
 +che si manifesta una ulteriore biforcazione nella storia evolutiva
 +delle stelle. Abbiamo già definito come "piccole masse" tutte
 +quelle strutture che innescano la 3$\alpha$ in un nucleo di He
 +degenere e, quindi, con un //flash//. Tenendo presente che il
 +progredire dell'evoluzione tende a favorire l'insorgere della
 +[[c03:degenerazione_elettronica_gas_fermi|degenerazione elettronica]], non sorprende trovare che al termine
 +della combustione di He tutte le piccole masse sviluppano un
 +nucleo di CO fortemente degenere.
 +\\
 +\\
 +{{:c07:figura_07_02.jpg?500}}
 +\\
 +**Fig. 7.2** Evoluzione della struttura interna di una
 +stella di 5 <tex>M$_{\odot}$</tex>, Pop. I, dalla Sequenza Principale sino
 +allo spengimento della //shell di idrogeno// ed al //secondo dredge up//.
 +il tempo t è in 10<sup>7</sup> anni.  Come in [[c06:limite_chandrasekhar|Fig. 6.5]] sono indicate le
 +zone di combustione e di convezione.
 +\\ 
 +\\
 +Al di sopra del limite  delle piccole masse troviamo un intervallo
 +di masse, orientativamnete tra le 3 e le 11 M$_{\odot}$,
 +caratterizzato da strutture che innescano l'idrogeno in maniera
 +quiescente al centro di un nucleo non degenere, ma che al termine
 +della combustione di He sviluppano nuclei di CO degeneri. Tali
 +strutture, designate con il termine di  "masse intermedie", in
 +larga parte  condivideranno  con le piccole masse il destino
 +comune di nana bianca. Caratteristico di queste masse è il
 +//secondo dredge up//: nella fase di combustione a doppia shell la
 +convezione esterna affonda e , finisce col raggiungere ed
 +intaccare più o meno profondamente il nucleo di elio,
 +trasportando in superficie i prodotti delle precedenti combustioni
 +(**Fig. 7.2**) .
 +
 +Masse ancora superiori, le "grandi masse", innescheranno invece la
 +combustione del carbonio in un nucleo di CO non degenere,
 +giungendo a completare l'intera catena di reazioni sino alla
 +fotodisintegrazione del ferro. Si giunge così ad una
 +classificazione altamente significativa,  basata sulle
 +caratteristiche evolutive delle strutture, che si sovrappone e
 +sostituisce la suddivisione in strutture della Sequenza Principale superiore o
 +inferiore il cui valore resta limitato alle strutture della
 +Sequenza Principale ed alle loro modalità di uscita dalla Sequenza Principale
 +stessa. La **Tabella 2** riassume schematicamente  tale
 +classificazione, riportando a titolo orientativo l'indicazione di
 +limiti di massa che peraltro dipendono, talora sensibilmente,
 +dalla composizione chimica originaria.
 +</WRAP>
 +** Tab. 2** La classificazione evolutiva delle strutture stellari.
 +
 +^ Masse ^ Denominazione ^ Innesco H ^ Innesco He ^ Innesco C ^
 +| M$\le 0.1 M_{\odot}$ | Nane Brune  | Mancato | - | - |
 +| $0.1 M_{\odot}\le $M$\le 3 M_{\odot}$ | Piccole Masse  | Quiescente | Degenere | Mancato |
 +| $3 M_{\odot}\le $M$\le 8 M_{\odot}$ | Masse Intermedie  | Quiescente | Quiescente | Mancato |
 +| $8 M_{\odot}\le $M$\le 11 M_{\odot}$ | Masse Intermedie | Quiescente | Quiescente | Degenere | 
 +| $11 M_{\odot}\le $M| Grandi Masse    | Quiescente | Quiescente | Quiescente |
 +
 +\\
 +<fbl>
 +----
 +~~DISQUS~~
 +
  
c07/generalita_combustione_he.txt · Ultima modifica: 31/05/2023 14:45 da marco

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