La nascita ed evoluzione della Via Lattea. Francesca Matteucci Dipartimento di Astronomia Universita di Trieste

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1 La nascita ed evoluzione della Via Lattea Francesca Matteucci Dipartimento di Astronomia Universita di Trieste

2 La Via Lattea

3 Anticamente la Via Lattea era... Il latte perso da Giunone mentre allattava Ercole (Grecia) La via per Roma (i primi cristiani) Il grano seminato da Iside (Egitto) Un grande fiume (Arabia) Polvere di stelle fatta di oro (Incas)

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5 Note Storiche Nel 1610 Galileo scopri che la Via Lattea e costituita da miriadi di stelle: nihil aliud quam innumerarum stellarum coecervatim consitarum congeries (Sidereus Nuncius) Wright e Kant: l intuizione degli universi isola, XVIII secolo Herschel alla fine del XVIII secolo e Kapteyn XIX secolo : la Via Lattea è un disco di stelle con il Sole al centro Shapley e Hubble: la visione moderna della Galassia, inizio XX secolo

6 I moderni telescopi: VLT

7 Veduta di Paranal

8 Hubble Space Telescope

9 Il centro galattico

10 La Via Lattea vista di taglio

11 La vera immagine della Via Lattea

12 La Via Lattea a varie lunghezze d onda

13 Popolazioni Stellari: cinematica e composizione chimica Il moto di una stella puo essere decomposto in tre componenti: una circolare (V), una radiale (U) ed una perpendicolare al disco (W) Il contenuto metallico di una stella e indicato dalla sua concentrazione di ferro relativa a quella solare, misurata dagli spettri Nella Via Lattea ci sono 4 popolazioni stellari : alone, disco spesso, disco sottile e bulbo

14 Anatomia della Via Lattea

15 Evoluzione chimica Le stelle di alone col minor contenuto metallico si sono formate per prime durante il collasso iniziale del gas Le stelle di disco sottile con maggior contenuto metallico si sono formate dal gas arricchito chimicamente dalle varie generazioni stellari Il gas interstellare si e progressivamente arricchito in elementi pesanti

16 Come si formano gli elementi chimici Idrogeno, elio, deuterio e litio si sono formati durante il Big Bang Tutti gli elementi dal carbonio al ferro vengono formati dentro le stelle attraverso reazioni di fusione nucleare. Dal ferro all uranio per cattura di neutroni. Siamo figli delle stelle!! Alla morte delle stelle essi vengono restituiti al gas da cui si formeranno nuove stelle evoluzione chimica

17 La nucleosintesi durante il Big Bang A T=10^12 K vi erano solo interazioni deboli che causano conversioni tra protoni e neutroni La nucleosintesi inizio a T=10^9 K e fini a T=10^8 K Il deuterio (D) si formo per primo: p+ n D + fotone Seguirono poi altre reazioni per formare nuclei piu pesanti: D+p 3He + fotone 3He + n 4He + fotone Si formarono anche piccolissime quantita di 7Li e 7Be

18 Nucleosintesi stellare Le principali reazioni nucleari delle stelle sono quelle che trasformano H in He (catena p-p e ciclo CNO) A cui seguono le reazioni del ciclo 3-alpha : 3 particelle alpha (nuclei di He) che si fondono per dare origine ad un nucleo di Carbonio Seguono poi le reazioni che formano gli elementi alpha (O, Ne, Mg, Si, S, Ca) A+ alpha B+ fotone Le reazioni di fusione si bloccano alla formazione del Fe a cui corrisponde la massima energia di legame per nucleone

19 Nucleosintesi Stellare Le stelle come il Sole e fino a circa 8 volte la massa del Sole producono elio, carbonio e azoto. Muoiono come nane bianche Le stelle massicce (da 10 a 100 volte la massa del Sole) producono gli elementi alfa (O, Ne, Mg, Si, S, Ca...) e poco Fe e muoiono come Supernovae di tipo II Nane bianche in sistemi binari esplodono come Supernovae di tipo Ia e producono la maggior parte del Fe

20 Nucleosintesi

21 Supernova 1987A

22 Rapporti di Abbondanze come Orologi Cosmici Gli elementi alfa vengono prodotti dalle stelle massicce su tempi scala dell ordine dei milioni di anni Il ferro viene prodotto dalle supernovae Ia su tempi scala dell ordine dei miliardi di anni I rapporti alfa/ferro possono venire usati come orologi cosmici

23 Rapporti osservati

24 Tempi di formazione Deduciamo che la durata della fase di alone e disco spesso non puo essere maggiore di miliardi di anni Il disco si e formato per accrescimento lento di gas in circa 7 miliardi di anni alla posizione solare e piu rapidamente verso centro galattico Le parti piu esterne del disco sono ancora in formazione Il bulbo centrale si e formato rapidamente dallo stesso gas di alone in un tempo da 0.5 a 1.5 miliardi di anni

25 Un possibile scenario

26 Le galassie nane possono essere i mattoni della Galassia? Le indicazioni osservative ci mostrano che i rapporti alfa/ferro nelle stelle delle galassie nane satelliti della Via Lattea sono diversi da quelli delle stelle galattiche, con l eccezione forse delle stelle con basso ferro Piu dati osservativi sono necessari per capire Se i rapporti a basso ferro fossero diversi, cio contrasterebbe con la teoria del clustering gerarchico che prevede che le galassie si formino per fusione di oggetti piu piccoli

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28 Sagittarius dwarf spheroidal galaxy

29 Le Nubi di Magellano

30 The Magellanic Stream

31 Accrescimento di gas

32 La Materia Oscura La materia luminosa (stelle e gas) rappresenta una minima parte della materia dell Universo. La materia oscura domina e rappresenta il 30% dell Universo Il restante 70% e costituito da energia oscura che tende a far accelerare l Universo

33 Alone di Materia Oscura nella Galassia:simulazione al computer

34 Ellittiche ed Irregolari

35 La Via Lattea e le altre galassie Le galassie ellittiche sono fatte di stelle vecchie come quelle dell alone della nostra galassia. Si sono formate miliardi di anni fa in tempi scala simili a quelli della formazione dell alone e del bulbo galattico Le altre galassie spirali si sono formate in maniera simile alla Via Lattea Le galassie irregolari si sono formate piu lentamente della Via Lattea e stanno attivamente formando stelle ancora oggi I diversi rapporti di elementi alfa/fe previsti per le diverse galassie consentono di identificare le galassie lontane di cui non vediamo la morfologia

36 Problemi ancora aperti nella formazione della Via Lattea Possiamo escludere che le stelle dell alone esterno e parte di quelle del disco spesso siano state accresciute dalle galassie satelliti? Che origine ha il gas che ha formato la maggior parte del disco sottile? Extragalattico o il gas residuo dal collasso dell alone? C e stato un periodo di tempo tra la formazione dell alone e del disco durante il quale le stelle non si formarono?