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c09:calibrazione_e_validazione_dello_scenario_teorico

9.1 Calibrazione e validazione dello scenario teorico

La catena di argomentazioni che siamo andati sviluppando ci autorizza ad interpretare in termini dei parametri fondamentali “età” e “composizione chimica originaria” lo stato evolutivo di una qualsivoglia struttura stellare, consentendoci in particolare di interpretare in termini di “isocrone” la distribuzione di fasi evolutive osservata nei diagrammi colore magnitudine degli ammassi stellari. Tali diagrammi rappresentano nella maggior parte dei casi il “dato sperimentale” di cui le teorie sono chiamate a rendere conto, con il duplice obiettivo di verificare, innanzitutto, l'adeguatezza del quadro teorico stesso e, su tali basi, di desumerne i parametri evolutivi degli ammassi stellari in esame.

Per fare luce sulla gran varietà di valutazioni evolutive apparse in letteratura conviene innanzitutto richiamare e precisare alcuni aspetti fondamentali dell'approccio teorico. Da un punto di vista generale, la creazione di uno scenario teorico riposa sul calcolo di linee evolutive (le tracce evolutive) che costituiscono l'ingradiente di base per giungere alla predizione delle relative isocrone. Per giungere a confronti quantitativamente significativi con le osservazioni occorre peraltro “forgiare” lo strumento evolutivo operando una scelta tra le molte opzioni sulle quali riposa il calcolo di un qualunque modello stellare. Per porre tale problematica sulle sue giuste basi osserviamo innanzitutto che, almeno sinché si rimane nel campo delle strutture stellari a simmetria sferica, il sistema delle cinque condizioni dell'equilibrio appare fornire una descrizione esauriente del sistema fisico e, in quanto tale, viene universalmente adottato nei calcoli evolutivi.

Aggiungiamo ora che il metodo di soluzione di tali equazioni, basato sul rilassamento di una soluzione di prova (metodo di Henyey), fornisce risultati singolarmente robusti. Abbiamo infatti a suo tempo indicato come procedure inaccurate possano eventualmente influenzare la velocità di convergenza o il suo stesso raggiungimento: se e quando si raggiunge la convergenza le funzioni sono peraltro la corretta soluzione del sistema, indipendentemente da ogni altra considerazione. In programmi di calcolo ragionevolmente impostati, variazioni nel trattamento numerico (numero dei mesh, spaziatura dei passi temporali, etc) hanno una minore influenza, talchè appare lecito concludere che i modelli stellari non dipendono dai particolari programmi di calcolo ma che, invece, un modello stellare è tanto più adeguato e migliore quanto più adeguato e migliore è il trattamento degli ingredienti fisici che intervengono nel calcolo del modello

Possiamo richiamare i vari ingredienti fisici che entrano o che eventualmente si sospetta possano entrare in un modello stellare, dividendoli in due categorie:

  • Meccanismi microscopici: 1. Equazione di Stato (EOS) per il plasma stellare, 2. Opacità radiativa ed eventuale conduzione elettronica, 3. Produzione di energia, ivi compresa la produzione di termoneutrini.
  • Meccanismi macroscopici: 1. Convezione superadiabatica, 2. Diffusione, 3. Overshooting invasivo, 4. Breathing pulses.

Abbiamo più volte ricordato come la valutazione dei meccanismi fisici microscopici (prima categoria) coinvolga valutazioni sia teoriche che sperimentali anche di notevole complessità e difficoltà. Conseguentemente la capacità di predire il comportamento fisico del plasma stellare è andata progressivamente affinandosi con il tempo, con un parallelo adeguamento e perfezionamento della modellistica stellare. Per quel che riguarda la seconda categoria dei meccanismi macroscopici, la modellistica può includere o meno diffusione, overshooting invasivo o breathing pulses, mentre la convezione superadiabatica, quando trattata tramite l'algoritmo della mixing length, richiede la calibrazione del parametro libero “lunghezza di rimescolamento”.

A fronte di una tale varietà di opzioni, appare chiaro che il puro e semplice “output” di un programma di calcolo evolutivo, per essere usato per valutazioni quantitative, richiede di essere validato e calibrato. Abbiamo a suo tempo indicato come l'eliosismologia fornisca un primo e prioritario strumento di validazione, talchè la modellistica che non abbia passato il “test” solare dovrebbe essere guardata perlomeno con sospetto. Discutendo di grandi masse, abbiamo anche posto in luce come la validazione richieda l'adozione del criterio di instabilità di Ledoux. Sono questi solo due esempi di come le varie fasi evolutive offrano una varietà di occasioni di validazione che non possono essere trascurate quando si vogliano raggiungere risultati affidabili.

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c09/calibrazione_e_validazione_dello_scenario_teorico.txt · Ultima modifica: 31/05/2023 15:53 da marco

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