Degenerazione APPENDICE

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1 APPENDICE Degenerazione La degenerazione è un argomento assai complesso, ma molto importante specialmente quando si discutono gli stadi finali della vita di una stella. È comunque un argomento che spaventa parecchia gente: ha a che fare con la meccanica quantistica e tanto basta per allontanare da una discussione più approfondita l astrofilo medio. Eppure, non è poi così difficile da capire, tenendo presente che l informazione che qui si dà è piuttosto rudimentale e che comunque non faremo uso di formule matematiche. Nella gran parte delle stelle, il gas di cui sono fatte si comporta come un gas ideale, ossia un gas per il quale vale una semplice relazione tra la temperatura, la pressione e la densità. Per essere più precisi, la pressione esercitata da un gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura e alla sua densità. Sono concetti abbastanza familiari per noi. Se un gas viene compresso si riscalda; analogamente, se si espande si raffredda. Questo capita anche dentro una stella: quando cresce la temperatura, le regioni nucleari si espandono e, così facendo, si raffreddano, operando come una specie di valvola di sicurezza. Affinché possano aver luogo certe reazioni nell interno stellare, il nocciolo deve essere compresso a valori estremi, il che consente che si raggiungano temperature molto elevate. Tali temperature sono necessarie se vogliamo, per esempio, che possa aver luogo la combustione dell elio. A queste altissime temperature, gli atomi sono ionizzati e quindi il gas diventa una zuppa di nuclei atomici e di elettroni. All interno delle stelle, specialmente di quelle che hanno valori di densità estremi, come le nane bianche o i nuclei delle giganti rosse, gli elettroni presenti nelle regioni centrali resisteranno a ulteriori compressioni e svilupperanno essi stessi una potente pressione 1. Questo fatto si chiama degenerazione: in una gigante rossa di piccola massa, per esempio, gli elettroni sono degeneri e il nocciolo stellare viene sostenuto proprio dalla loro pressione. Ma una conseguenza di questa degenerazione è che il comportamento del gas ora è del tutto diverso da quello di un gas ideale. In un gas degenere, la pressione degli elettroni non risente più della temperatura, e in una gigante rossa, mentre la temperatura cresce, 181

2 182 L astrofisica è facile! la pressione non fa altrettanto, cosicché il nocciolo non si espande come farebbe se fosse un gas ideale. Perciò, la temperatura continua a salire e possono aver luogo ulteriori reazioni nucleari. Si giunge tuttavia a un punto in cui la temperatura è così elevata che gli elettroni nella regione centrale della stella risultano non più degeneri e il gas torna a comportarsi ancora come un gas ideale. Anche i neutroni possono diventare degeneri, ma ciò avviene solo all interno delle stelle di neutroni. Note 1. Ciò è conseguenza del principio di esclusione di Pauli, che stabilisce l impossibilità per due elettroni di occupare il medesimo stato quantico. E tanto basti!

3 Indice per argomento AGN 168 ammasso aperto 67 ammasso di galassie 176 ammasso globulare 68, 75, , ammasso povero 176 ammasso ricco 176 angolo di posizione 87, 145 associazione B 78 associazione OB 78, 80 associazione stellare 74, 77, 132, 145 associazione T 77 binaria a eclisse 20, 89, 131 binaria astrometrica 87 binaria spettroscopica 11, 29, 31, 88, 90, 113 BL Lac 168, 179 blazar 168, 179 buco nero bulge (rigonfiamento centrale) 102, 146, , 154 catena protone-protone 59, 83-85, 95, 144 cattura dell elio 130 ciclo CNO 116, classe di concentrazione di Shapley-Sawyer 104 classificazione di Hubble 151 classificazione di Trumpler 72 classificazione di Vorontsov-Velyaminov 122 classificazione stellare 23 collasso del nucleo 134 combustione del carbonio 125, , 137 combustione del neon 130 combustione del silicio 130 combustione dell elio in guscio 115 combustione dell elio nel nocciolo 98 combustione dell idrogeno 91, 114, , 130 combustione dell idrogeno in guscio 95 combustione nucleare 130 componente sferoidale convezione 55, 62-63, 81-82, 112, 116 corrente stellare 78 Criterio di Jeans 56 degenerazione 125 deuterio 83 diagramma colore-magnitudine 102 diagramma di Hertzsprung-Russell 33 diapason di Hubble 152 disco protostellare 67 dragaggio 116 elio 20, 95, 98 equilibrio gravitazionale 59, 61, 82, 144 equilibrio idrostatico 59, 62, 82, 100, 108 estinzione interstellare 53 flash dell elio 100 fluorescenza flusso 6-7, 9, 18-19, 41 flusso bipolare 67 fotometria 7 fotosfera 81 FSRQ 168 fusione nucleare 21, 37, 61, 63, 68, 80, 82-83, 95,

4 184 Indice per argomento galassia 1, 3, 13-14, 45, 47, 49-50, 52, 54, 58, 106, 121, 132, 135, , galassia attiva 168 galassia di Seyfert galassia ellittica , , galassia ellittica nana 166 galassia irregolare 150 galassia lenticolare 150, 166, 177 galassia multispin 158 galassia spirale , , , 178 galassia starburst 168, 171 globulo di Bok 55 grano di polvere 50, 53, , 136 Gruppo Locale 151, 155, 161, 166, 168, 171, 175, 178 guscio in cui fonde l idrogeno 95, 99 idrogeno 20 impulso termico 120 indice di colore 16 innesco della formazione stellare 79 ionizzazione 24,25 isotopo 83, 98 legge dell inverso del quadrato 6 legge di Hubble 3, 175 legge di Keplero 90-91, 145 legge di Stefan-Boltzmann 18, 35 legge di Wien 14, 16 lente gravitazionale 173 limite di Chandrasekhar 126 LINER 168, 170 litio 66 livello energetico 22, 24 livello fondamentale 24 LLAGN 168 lobo di Roche 137 luminosità 6-7 luminosità solare 99, 110 lunghezza di Jeans 56 Lyman-alfa 46 magnitudine apparente 4, 8-10, 41, 111, 113 magnitudine assoluta 4, 33, 35, 111 magnitudine integrata 154, 161 massa di Jeans 56 mezzo interstellare 43, 80, 118, 136, 140, modulo di distanza 10 moto proprio 9, 12, 41, 89, 129 nebulosa a emissione 46-50, 52, 178 nebulosa oscura 50 nebulosa planetaria 44, 120, 122 nebulosa a riflessione 52 neutrino 83-84, 133, 135 neutrone 83-84, 126, , 182 neutronizzazione 133 nocciolo (o nucleo) stellare 100, 133 nube molecolare 62, 68, 78, 80 nube proto-galattica 102 nucleo galattico attivo 168 nucleone 135 oggetto di Barnard 55 oggetto di Herbig-Haro 67 onda d urto 80 opacità 51, 82-83, 103, 109, 111, 116 orizzonte degli eventi 141 ossigeno 46, 98-99, 115, 118, , 125, , 130, 133, 146 OVV 168, 179 parallasse 1-5, 89 parsec 10, 40 particella alfa 98 piano galattico 74, 105 plasma 82, 145, 171 plerione 136, 140 popolazione d alone 5 Popolazione I 68, 111, 146 Popolazione II 90, positrone processo triplo-alfa 98-99, 118 protone 45, 83-85, 144, 146 protostella pulsar 138 punto di turnoff 102 QSO 168, 169, 174 quasar , 179 raggi gamma 21, 83, 85, 134 raggio di Schwarzschild ramo asintotico delle giganti 102, , 117 ramo delle giganti rosse 115 ramo orizzontale 102, 115 rapporto di luminosità 8 redshift , 179 regione HII 46, 79-80, 178 relazione massa-luminosità 64, 146 relazione periodo-luminosità 3, 40, 109 resto di supernova 44, 58, riga d assorbimento 23, 66, 96, 137 riga della serie di Balmer 23 riga d emissione 22, 132, 137, 155, 168, rimbalzo del nocciolo 134 seconda fase di gigante rossa 115 Sequenza Principale 35 sistema binario a raggi X 139 Sole 81 spettro a righe d emissione 23 spettro stellare 21 spirale barrata 150, 152, 178

5 Indice per argomento 185 SSRQ 168 stella Ae 54, 66 AGB 115 al carbonio Be 66 binaria 86 blue straggler 73 Cefeide 27, 109, 111 di grande massa 130 di neutroni , 147 di piccola massa 59, 63, 67-68, 70-71, 80, 90, 92-93, , ,120, 125, , 130, 138, 146 di ramo orizzontale 102 di Sequenza Principale 35, 37, 39, 102, 122, , 128, 144, 146 doppia ottica 86 le più brillanti 10 le più grandi 20 le più vicine 4 gigante 94, 97 gigante rossa 94 infrarossa 117 massa 18, 130, 138 nana 35, 90, nana bianca 125 nana bruna 65 nana rossa 5, 13, 129 primaria 5, 30, 88, 87 stella secondaria 113 Sequenza Principale di età zero 91, 100 subgigante 25 subnana 122 supergigante T Tauri 65 variabile di lungo periodo 17, 112 variabile pulsante 3, 112 variabile RR Lyrae 3, 113 Wolf-Rayet 24, 48, 123, 132 striscia d instabilità 109, supernova 44, 51, 58, 71, 77, 79-80, 111, 118, , vento stellare 48-49, 80, 118, 128, 137 vita media sulla Sequenza Principale 91, 92, 100 X-ray burster 139 ZAMS 91, 100 zona convettiva 81 zona radiativa 82 temperatura di una stella 14, 18-19, 24, 30, 33, 35, 39, 41-42, 59, 61-62, 66, 92, 97, , 109, 127, 144 tipo spettrale 3, 4, 16, 18, 21, 23-25, 28, 30-31, 33, 35, 37, 66, 93-94, 97, 106, traccia evolutiva 59-63, , 115, 127, 130, 144 transizione atomica trasferimento radiativo 116 Unità Astronomica 1, 88, 91 velocità di recessione

6 Indice per oggetto 119 Tauri Monocerotis 27 2 Monocerotis Ophiuchi 106 3C , Cygni 4, 89 Achernar 10, 12 Acrux 17 AE Aurigae 54 Alcyone 28 Aldebaran 10, 35, 37 Alderamin 29 alfa Herculis 20 Algeiba 30 Algenib 27 Alhena 23 Almach 31 Altair 10 Aludra 27 Ammasso Anatra Selvatica 75 ammasso della Chioma 177 ammasso della Fornace 177 ammasso di Ercole 105 ammasso doppio del Perseo 68, Andromeda, galassia 151 Anello del Cigno 136 Antares 10, 12 Antenne (galassie) 167 Arturo 10, 25 Associazione d Orione 78 Associazione Scorpione-Centauro 77, 78 Associazione Zeta Persei 78 b Velorum 29 Barnard Barnard Barnard Barnard Barnard Barnard Barnard Barnard, Anello di 136 Barnard, Galassia di 167 Barnard, Stella di 4 Becrux 10, 11 Bellatrix 16 beta Cet 31 beta Cygni 89 beta Leonis Minoris 30 beta Lyrae 89 beta Virginis 30 Betelgeuse 10, 13 Blinking Planetary 124 Blue Flash Nebula 124 braccio di spirale Sagittario-Carena 47 braccio di spirale della Squadra 74 Bubble Nebula 48 Burnham Caldwell Caldwell Caldwell

7 188 Indice per oggetto Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell 60/ Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Caldwell Canopo 29 Capella 10, 13 Castore 28 CE Tauri 132 Centaurus A 172 chi Cygni 116 Cocoon Nebula 48 Collinder Collinder Collinder Complesso di Nubi Oscure del Toro 66 Complesso Molecolare della Rosetta 49 Corrente delle Iadi 79 Corrente dell Orsa Maggiore 78 Corrente di Alfa Persei 79 Crescent Nebula 47 Cygnus X delta Cephei 112 delta Leonis 29 Deneb 28, 52 Denebola 28 Dumbbell Nebula 122 Electra 28, 76 Elmetto di Thor 47 Enif 31 epsilon Bootis 89 epsilon Eridani 4 epsilon Lyrae 89 epsilon Sagittarii 28 Eskimo Nebula 123 eta Aquilae 113 eta Persei 32 Fantasma di Giove 123 Fomalhaut 12 FU Orionis 66, 144 Gacrux 32 Galassia Fuso 166 Galassia Girandola 161 Galassia Girasole 159 Galassia Nana del Sagittario 106 Galassia Sombrero 158 Galassia Vortice 159 gamma Cassiopeiae 27 gamma Herculis 29 gamma-2 Velorum 132 Gienah 31 Gliese 229B 65 Great Rift 52 gruppo di Hickson gruppo di Hickson Gruppo Locale di galassie 155 Gum 4 47 GX Andromedae 4 Hadar 10 HD HD 93129A 25 Herschel Herschel h Persei 80 Iadi 76, 81 IC IC IC IC IC IC KQ Puppis 20

8 Indice per oggetto 189 La Superba 119 Lacaille 5 Lynds Macchia d Inchiostro 52 Maia 28, 76 Merope 17, 53 Messier Messier Messier Messier 7 79 Messier 8 47 Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Messier Mira 32 Mirach 31 Mirzim 27 mu Canis Majoris 88 mu Geminorum 132 Nebulosa Anello 123 Nebulosa Aquila 47 Nebulosa di Tempel 53 Nebulosa d Orione 49, 65 Nebulosa Elica 124 Nebulosa Filamentosa 136 Nebulosa Granchio 134, 136, 140 Nebulosa Gufo 123 Nebulosa Laguna 46-47, 71 Nebulosa Nord America 48 Nebulosa Occhio di Gatto 123 Nebulosa Omega 47 Nebulosa oscura di Lynd Nebulosa Pappagallo 52 Nebulosa Pellicano 48 Nebulosa Rosetta 49 Nebulosa Saturno 124 Nebulosa Stella Ardente 54 Nebulosa Testa di Cavallo 52 Nebulosa Testa di Strega 136 Nebulosa Trifida 46, 47 Nebulosa Variabile di Hind 50 Nebulosa Variabile di Hubble 49 Nebulosa Velo (est) 136 Nebulosa Velo (ovest) 136 NGC NGC NGC NGC NGC nu Draconis 28 nu-1 Bootis 31 nu-2 Canis Majoris 31 Nube della Vergine 164 Nube Stellare del Sagittario 52 Occhio Nero, Galassia 154 oggetti di Becklin-Neugebauer 65 omicron-2 Eridani 129

9 190 Indice per oggetto Oyster Nebula 125 Palla di Neve Blu 125 Pease Piccola Nebulosa Manubrio 124 Piccola Nube Stellare del Sagittario 74 Pipe Nebula (Cannello) 51 Pipe Nebula (Fornello) 51 PKS Pleiadi 69, 76 Polluce 10, 11 Praesepe 73 Procione 4, 5 Procione B 129 Proxima Centauri 4, 12 psi-1 Aurigae 20 Q A/B 174 QSO quasar doppio del Leone 174 Quasar gemelli 174 Quasar Quadrifoglio 174 Quintetto di Stephan 177 R Aquarii 97 R Cassiopeiae 97 R Coronae Borealis 50 R Leonis 114 R Monocerotis 49 R Sculptoris 119 Ras Algethi 30 Ras Alhague 29 Regolo 17 Rigel 10, 25 Rigil Kentaurus 11 RR Lyrae 107, 109, 112, 113 RS Cygni 97 RT Aurigae 113 RV Arietis 114 RW Arietis 114 Stella di Van Maanen 129 Stella Granata 17, 75 Stella Polare 20, 90 SU Cassiopeiae 113 superammasso Pesci-Perseo 172 T Monocerotis 113 T Tauri 65 T Vulpeculae 113 theta Apodis 32 theta Orionis C 27 Trapezio 71, 80 Trumpler TT Monocerotis 116 U Aquilae 113 U Camelopardalis 119 UV Ceti 5 V Aquilae 119 V Pavonis 119 V467 Sagittari 114 Vega 10, 12 VV Cephei 131, 132 VV Tauri 66 W Hydrae 116 W Orionis 119 X Cancri 118 Y Ophiuchi 113 zeta Orionis 49 zeta-2 Scorpii 31 Zubenelgenubi 29 Zubeneschamali 17 S Cephei 119 S Pegasi 116 Sacco di Carbone Settentrionale 52 Sadal Melik 30 Scheat 32 Scorpius OB1 74 Sestetto di Seyfert 177 Settetto di Copelands 177 Sharpless Sharpless Sirio A 4 Sirio B 129 Sole 17 Sorgente di Kleinmann-Low 65 Spica 10, 11 Stella Cremisi di Hind 17 Stella di Plaskett 27