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Siamo figli delle stelle….!
Flavio Fusi Pecci
Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio
Istituto Nazionale di Astrofisica Bologna
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1 protone = carica positiva
1 elettrone = carica negativa
Atomo di Idrogeno
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Quanti atomi nel
corpo umano??
• Se fosse fatta di Idrogeno …
una persona che pesa 100 Kg conterrebbe circa
5.000.000.000.000.000.000.000.000.000
atomi
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He4
Protone Neutrone
H1 H2 (Deuterio)
Li7
Be9
Il tipo di elemento è determinato dal numero
di PROTONI presenti nel Nucleo
Un elemento con lo stesso numero di PROTONI
ma un differente numero di NEUTRONI viene
detto ISOTOPO
He3
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Costruiamo… gli elementi
Possediamo due tipi di mattoni protoni (p ) e neutroni (n )
1
2 + 2
3 + 3
4 + 4
5 + 5
6 + 6
Idrogeno
Elio
Litio
Berillio
Boro
Carbonio
7+7 Azoto
8+8 Ossigeno
9+9 Fluoro
10+10 Neon
11+11 Sodio
…. ….. …….
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I nuclei e l’energia di legame
La massa dell’atomo è quasi tutta
concentrata nel nucleo
Atomo
NucleoRa
rn
Ratomo = 10-8 m = 0,00000001 m
r nucleo = 10-14 m = 0,0000000000001 m
Il nucleo è molto più piccolo
dell’atomo
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Big Bang
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Tutto ebbe inizio circa 13.7 miliardi di anni fa con il BIG BANG.
Meno di un secondo dopo la fiammata iniziale c’era solo un gran via vai di protoni neutroni, elettroni, etc. gli ingredienti di base per ogni zuppa che si rispetti:
Qualche minuto dopo la zuppa primordiale era gia’ pronta:
tre parti di Idrogeno + una parte di Elio-4 +
un po’ di deuterio e Elio-3, e un pizzico di Litio-7
Qualche minuto dopo il Big Bang, la grande zuppa cosmica è pronta, la base per tutti gli altri piatti che ancora devono cucinarsi nell’universo: le stelle, i pianeti ed anche noi…
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La teoria del Big Bang
• non pretende di descrivere l'istante iniziale,
• ma è in grado di spiegare in che modo dalla fase ad alta
densità e temperatura in cui si trovava l'universo nei
primi secondi di vita si è arrivati all'universo che noi
osserviamo.
![Page 10: Presentazione di PowerPoint€¦ · SUPERNOVA. n. stella di neutroni. n. Si Ne + Mg . n. Si Ne + Mg . Crab Nebula. La pulsar della Nebulosa del Granchio. Buco nero II. Gravita’](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042403/5f14bdec078296284e0de075/html5/thumbnails/10.jpg)
INVILUPPO
NUCLEO
Produzione di
Energia
Trasporto di
energia in
superficie
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di cosa è fatto il Sole?
74% Idrogeno
24% Elio
2% tutto il resto(“metalli")
![Page 12: Presentazione di PowerPoint€¦ · SUPERNOVA. n. stella di neutroni. n. Si Ne + Mg . n. Si Ne + Mg . Crab Nebula. La pulsar della Nebulosa del Granchio. Buco nero II. Gravita’](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042403/5f14bdec078296284e0de075/html5/thumbnails/12.jpg)
Reazioni nucleari
FISSIONE di elementi pesanti
FUSIONEdi elementi leggeri
n92U235
36Kr
56Ba
4 HHe
Quale processo avviene
nel Sole?
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+
m1
+
m2
m1 + m2 > m3
+m3
dm
E = δm c2
Come avviene il processo di Fusione?
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C’è solo un problema…..
+ +R
R
Forza di Repulsione
Coloumbiana
Forza di attrazione
NUCLEARE
R0 <10—13 cm
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H1H1
H2
He3 He3
He4
+ +H1 H1
H1
4 H1 He4
p+ n + e+ + n
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4 nuclei di Idrogeno producono 1 nucleo di Elio
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4 x 1H 4He + neutrini + energia
4 X
0.007 della massa di Idrogeno è trasformata in energia
Sarà sufficiente?
Energia nucleare?
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4 1026 Watt=
400.000.000.000.000.000.000.000.000 Watt
Energia prodotta dal Sole
in un secondo
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0.007 x 2 x 1030 kg x (3 x 108 m/s)2 = 1045 joule
E = m c2
Luminosità
= vita presunta > 1010anni
Energia disponibile
Ancora per circa
4 miliardi di anni !!
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ElioOssigenoAzoto
M 57
Distanza ~2300 a.l. Diametro
~2,0 a.l.Dimensioni
apparenti ~1´,2
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E tutte le altre stelle?
Quelle più piccole
Quelle più grandi
• consumano poco• vivono a lungo• terminano come
nane bianche
• consumano troppo• vivono poco• terminano con una
grande fumata …
… supernovae, stelle di neutroni, pulsar
buchi neri
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+2 x ( ) REAZIONE 110 milioni di gradi
H H He4
+
3 He4 C12
REAZIONE 2100 milioni di
gradi
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+ O16
+O16 Ne20
Ne20 + Mg24 Fe56
REAZIONE 3800 milioni di
gradi+
C12
Ne+
He4C12
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n
SUPERNOVAn
stella di
neutroni
n Si
Ne
+
Mg
n Si
Ne
+
Mg
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Crab Nebula
![Page 26: Presentazione di PowerPoint€¦ · SUPERNOVA. n. stella di neutroni. n. Si Ne + Mg . n. Si Ne + Mg . Crab Nebula. La pulsar della Nebulosa del Granchio. Buco nero II. Gravita’](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042403/5f14bdec078296284e0de075/html5/thumbnails/26.jpg)
La pulsar della Nebulosa del Granchio
![Page 27: Presentazione di PowerPoint€¦ · SUPERNOVA. n. stella di neutroni. n. Si Ne + Mg . n. Si Ne + Mg . Crab Nebula. La pulsar della Nebulosa del Granchio. Buco nero II. Gravita’](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042403/5f14bdec078296284e0de075/html5/thumbnails/27.jpg)
Buco nero II
![Page 28: Presentazione di PowerPoint€¦ · SUPERNOVA. n. stella di neutroni. n. Si Ne + Mg . n. Si Ne + Mg . Crab Nebula. La pulsar della Nebulosa del Granchio. Buco nero II. Gravita’](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042403/5f14bdec078296284e0de075/html5/thumbnails/28.jpg)
Gravita’ e geometria
LE MASSE PROVOCANO
CURVATURA DELLO
SPAZIO-TEMPO
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Distanze nello spazio curvo
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Orbite nello spazio curvo
![Page 31: Presentazione di PowerPoint€¦ · SUPERNOVA. n. stella di neutroni. n. Si Ne + Mg . n. Si Ne + Mg . Crab Nebula. La pulsar della Nebulosa del Granchio. Buco nero II. Gravita’](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042403/5f14bdec078296284e0de075/html5/thumbnails/31.jpg)
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Durante l’esplosione di una supernova
vengono prodotti numerosi NEUTRONI
Fe 56 + g 13 He4 + 4 n
formazione degli elementi più pesanti del
FERRO
n p+ + e- + n
+
Z n Z+1
+ e-+ n
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Energia di legameM
eno s
tabil
iP
iu’
stab
ili
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Cosa è successo
Il 17 Agosto 2017 ???
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![Page 36: Presentazione di PowerPoint€¦ · SUPERNOVA. n. stella di neutroni. n. Si Ne + Mg . n. Si Ne + Mg . Crab Nebula. La pulsar della Nebulosa del Granchio. Buco nero II. Gravita’](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042403/5f14bdec078296284e0de075/html5/thumbnails/36.jpg)
We need a template waveform to use to extract
the signal from the background
10/3/2016 36Elena Cuoco, EGO
![Page 37: Presentazione di PowerPoint€¦ · SUPERNOVA. n. stella di neutroni. n. Si Ne + Mg . n. Si Ne + Mg . Crab Nebula. La pulsar della Nebulosa del Granchio. Buco nero II. Gravita’](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042403/5f14bdec078296284e0de075/html5/thumbnails/37.jpg)
ESO-VLT
X-Shooter
Ha osservato
la
controparte
ottica !!
Per la prima
volta nella
storiaCredit: ESO/E. Pian et al./S. Smartt & ePESSTO/L. Calçada
Lo stesso
oggetto
osservato con
le
Onde
gravitazionali
+
Onde
elettromagnetic
he
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![Page 39: Presentazione di PowerPoint€¦ · SUPERNOVA. n. stella di neutroni. n. Si Ne + Mg . n. Si Ne + Mg . Crab Nebula. La pulsar della Nebulosa del Granchio. Buco nero II. Gravita’](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042403/5f14bdec078296284e0de075/html5/thumbnails/39.jpg)
Le abbondanze degli elementi
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“… siamo Figli delle Stelle…!!”
Alan Sorrenti 1977
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Fine grazie
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Carta di Identità del SOLE
Distanza dal Centro della Galassia (Via Lattea) = 25000 anni luce
Distanza = 1.495 x 1013 cm = 149,5 milioni di chilometri
Luminosità = 3.82 x 1033 erg/sec =
Massa = 1.99 x 1033 grammi
Temperatura effettiva = 5770 °K, Temperatura centrale = 107 °K
Raggio = 7 x 1010 cm
Gravità superficiale = 28 x gravità terrestre
Velocità di fuga = 6.17 x 107 cm/sec
Densità media = 1.41 grammi/cm3, Densità centrale = 100 grammi/cm3
Età = 4.5 x 109 anni
Frazione percentuale in massa: H=74% + He=24% + ALTRO=2%