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I Corpi Celesti

 

I Corpi celesti sono le entità fisico-naturali che si presentano come strutture unitarie tenute insieme dalla forza di gravità. I Corpi celesti vengono classificati secondo la composizione e l'origine.





 

  1. Le stelle;
  2. I pianeti;
  3. I satelliti;
  4. Le comete;
  5. Le stelle filanti o cadenti;
  6. Le nebulose.

LE STELLE
Le stelle sono corpi celesti composti da nubi gassose tenute insieme dalla forza di gravità all’interno delle quali si svolgono continue fusioni nucleari che danno alla stella la capacità di produrre luce (la luce solare).

Le stelle hanno un ciclo vitale che consiste in tre fasi fondamentali:

  1. L’accensione (inizio della vita)
  2. La combustione (vita)
  3. Lo spegnimento (morte della stella) 

Gli stadi evolutivi delle stelle durano milioni di anni.

  • Composizione di una stella

Le stelle sono sferoidi luminosi di plasma composti prevalentemente da idrogeno ed elio. Gli elementi si tengono tra loro grazie alla forza di attrazione gravitazionale e durante le continue fusioni nucleari una parte di materia viene espulsa e diventa materiale interstellare disponibile per la nuova formazione di altri corpi celesti (stelle, pianeti, asteroidi, nebulose etc).

  • L’accensione di una stella

Le stelle nascono, vivono e muoiono continuamente e questo ciclo avviene solitamente nell’arco di milioni di anni. Le stelle nascono perché una enorme quantità di materia (soprattutto gas e polveri) facente parte di una nebulosa, per effetto della forza di gravità, si concentra in uno spazio sempre più piccolo.  In seguito, un’onda d’urto prodotta dall’esplosione di un’altra stella o dalla collisione di due nebulose si ripercuote sui gas e polveri fluttuanti nello spazio e il porta ad avere un ulteriore stato di addensamento e alla formazione di due nuclei tenuti insieme dalla forza di gravità. Inizia così un processo di concentrazione di materia senza l’emissione di luce detto globulo di Bok. Nel frattempo, all’aumento della pressione, aumenta anche la temperatura che porta all’emissione di luce (fase di protostella) dove si concentrano i primi elementi fondamentali che costituiscono le stelle: idrogeno, elio, ossigeno, azoto, carbonio e polvere interstellare.
Dopo questa seconda fase inizia il passaggio alla terza – l’accensione della stella – che avviene solo se la concentrazione di massa è tale (circa un decimo del Sole) da portare  la  temperatura a 8 milioni di gradi necessari all’innesco delle reazioni termonucleari che consistono nella trasformazione dell’idrogeno in elio.  Se questa terza fase non parte perché la temperatura non è sufficiente, al centro della nebulosa si forma una “Nana Bruna” cioè una piccola stella con temperatura inferiore ai 3.000 gradi che rimane poco luminosa e di colore rossastro. 

  • Fase di combustione della stella

L’accensione della stella avviene dunque se l’energia prodotta dalle fusioni nucleari ferma il collasso. Questo periodo, detto di combustione, è uno stato di equilibrio che è la parte centrale della vita di una stella e dura fin quanto è disponibile materiale da bruciare. Durante la combustione avvengono dunque continue fusioni nucleari, ovvero esplodono svariate quantità di bombe termonucleari provocate dalla fusione dell’idrogeno che si trasformano in elio liberando energia. Lo stato di equilibrio che tiene in vita la stella è un continuo braccio di ferro tra le serie di esplosioni che allontanano il materiale e la forza di gravità che impedisce al materiale stesso di andare via.



COME SI TIENE ACCESA UNA STELLA

  1. La forza di gravità crea una forte pressione verso l’interno del corpo celeste;
  2. La forte pressione genera un’altissima temperatura;
  3. L’altissima temperatura provoca la fusione dei nuclei di idrogeno che si trasformano in elio liberando energia;
  4. La stella non esplode perché la forza di gravità impedisce che i pezzi di materia esplosi si allontanino dal centro e vengano pertanto tenuti sempre al centro.

Il motore che fa funzionare le stelle è la forza di gravità, per questo le stelle sono gigantesche. Serve una forza di gravità enorme per comprimere il gas e generare una temperatura eccezionale nel suo centro in grado di provocare la sua fusione nucleare. È questo il segreto delle stelle, ciò che le fa brillare.

I fotoni, ovvero le particelle luminose che si creano all’interno, impiegano millenni per uscire dalla stella rimbalzando continuamente come in un flipper. Poi, giunti in superficie, schizzano via alla velocità della luce.

  • Morte della stella

L’equilibrio fusione nucleare/forza di gravità rimane fin tanto che c’è idrogeno da bruciare. Quando finiscono le riserve di questo elemento la stella inizia la fase terminale della sua vita, quella in cui inizia il collasso. Quando si esauriscono le riserve di idrogeno la stella comincia a produrre ferro e inizia a raffreddarsi, perché il ferro assorbe l’energia ma non la restituisce. Il collasso è un processo velocissimo che avviene in pochi secondi ed è il momento in cui gli strati superficiali del nucleo crollano, si genera un’esplosione colossale (il processo più violento dell’Universo) che porta alla nascita di una supernova.

LA SUPERNOVA
La supernova è un'esplosione stellare che porta all’espulsione totale o parziale del materiale stellare. L’esplosione avviene a velocità pari al 10% di quella della luce producendo un’onda d’urto che si diffonde per tutto il mezzo interstellare e al contempo generando una bolla di gas chiamata “resto della supernova”. L’esplosione dura da qualche settimana a qualche mese ed emette tanta energia quanta ne emette il Sole in tutta la sua esistenza.  Le esplosioni di supernova hanno avuto un ruolo cruciale nella nascita della Terra e della Vita. È infatti proprio dall’esplosione di queste grandi stelle che provengono gli atomi più pesanti (quelli che hanno un numero atomico più alto) che poi si aggregano agli atomi più leggeri per creare quelle polveri che, vagando nel cosmo, danno origine a steroidi, comete, pianeti e poi naturalmente anche ad esseri umani.

Gli esseri umani dunque non sono figli di una stella ma di tante stelle. Per esempio gli atomi che sono stati fatti per un dito sono stati fatti da una stella diversa dagli atomi che sono stati fatti per un altro dito. Gli atomi una volta “fatti”, vengono continuamente “riusati” nel ciclo vita/morte. Dentro il corpo di una persona di oggi ci potrebbero essere gli atomi di una persona di 10 secoli fa.

Il collasso di una stella avviene in un attimo: una stella più grande del Sole in un tempo rapidissimo collassa e diventa una palla del diametro di 20 km con una densità fortissima (anche 1 massa e mezzo quella del Sole).

LO STELLICIDIO
Lo stellicidio è la morte di una stella che può avvenire in tre modi:

  • Autocombustione: fine delle riserve di idrogeno e innesco del processo di auto-raffreddamento;
  • Collisione con un’altra stella che assorbe il suo gas
  • Assorbimento in un buco nero: la stella passa troppo vicina ad un buco nero che, con la forza di gravità, la risucchia smembrandola e distruggendola

I BUCHI NERI
Un buco nero è uno stato di gravità fortissima a cui è sottoposta la materia di una stella collassata, la quale, si va a concentrare in un oggetto talmente denso da non permettere più a nulla di uscire, neppure alla luce (da qui la definizione “Buco Nero”). Un buco nero è dunque la forza di gravità portata all’estremo.  La massa gigantesca concentrata su un solo punto rimane avvolta in una sfera scura definita orizzonte degli eventi che è un “punto di non ritorno”. Tutti i gas, le stelle e i pianeti che entrano in collisione con questo stato di gravità fortissima scompaiono per sempre. Il buco nero si trasforma in una sorta di tombino cosmico (anche se in realtà non è un buco ma un sasso) del diametro di 3 km dove la gravità è talmente concentrata che la velocità di fuga è maggiore di quella della luce: il fotone cerca di uscire ma ricade giù. 

I PIANETI
I pianeti sono i corpi celesti che orbitano attorno alle stelle. Essi però a differenza delle stelle non producono energia tramite fusione nucleare.
Il termine “pianeta” comincia a essere usato nell’Antica Grecia (pianeta in greco antico vuol dire “stella vagabonda”) quando venne coniato per identificare gli astri che si “spostavano” rispetto alla volta terrestre. 

PIANETI GASSOSI E PIANETI ROCCIOSI
I pianeti possono essere suddivisi in due categorie principali: pianeti gassosi e pianeti rocciosi.

  • I pianeti gassosi

I pianeti gassosi hanno la maggior parte della loro massa allo stato di gas. Questi pianeti non hanno una superficie ben definita. Nel Sistema Solare i pianeti gassosi sono quelli più lontani dal Sole: Giove, Saturno, Urano e Nettuno.  La notevole distanza dal Sole di questi pianeti rispetto agli altri è fondamentale per mantenere lo stato gassoso perché quella lontananza ha impedito che i venti solari spazzassero via i gas.

  • I pianeti rocciosi

I pianeti rocciosi sono invece quelli composti per la maggior parte da massa rocciosa e metallica con piccole quantità di gas. Nel Sistema Solare i pianeti gassosi sono quelli più vicini al Sole, ovvero: Mercurio, Venere, Terra e Marte.

CARATTERISTICHE FISICHE DEI PIANETI
I pianeti si sono formati dall’addensamento di elementi più pesanti che hanno composto il nucleo sopra i quali si sono sovrapposti quelli più leggeri. Nella parte più centrale gli elementi talvolta si trovano allo stato fluido. Nello stato più esterno invece si trova la crosta (nei pianeti rocciosi) oppure una coltre nebulosa (nei pianeti gassosi).

FORMAZIONE DEI PIANETI
I pianeti si formano secondo il modello della “nebulosa solare”. Le nebulose sono gigantesche nubi incandescenti di polvere e gas dove si trovano soprattutto elio e idrogeno. Una perturbazione nella nebulosa (dovuta a un’esplosione stellare) dà origine a una concentrazione massiccia per effetto della forza di gravità. Se la massa sarà sufficiente la forza di gravità porterà ad una concentrazione densissima di massa che determinerà l’accensione di una stella. In questa fase, che è detta “fase protostellare”, la stella comincia a girare sempre più velocemente rilasciando nello spazio interstellare piccoli grani di polvere rocciosa (silicati soprattutto) e ghiacci che si fondono tra loro per dar luogo a blocchi di roccia e ghiaccio (fenomeno del planetismo) .  Quando la concentrazione di polvere e gas diventa particolarmente grande la forza di attrazione gravitazionale comincia a prevalere su quella repulsiva e il materiale “non si allontana più”. Inizia così il fenomeno del planetismo, ovvero della formazione dei pianeti. 

I SATELLITI NATURALI
I satelliti naturali sono i corpi celesti che orbitano attorno ad un pianeta.  Un satellite è dunque un corpo “imprigionato dalla gravità” cioè la sua posizione è dettata dal rapporto di forza gravitazionale che ha col suo corpo di riferimento. In questo caso il rapporto di forza è a favore del pianeta che ha dimensioni maggiori e la sua forza attrattiva è maggiore di quella repulsiva del satellite. 

Nel Sistema Solare ci sono oltre cento satelliti naturali, chiamati “lune” in riferimento al satellite della Terra. Luna è infatti il nome per antonomasia dei satelliti naturali e si scrive con l’iniziale minuscola se riferita ai satelliti degli altri pianeti; con l’iniziale maiuscola se riferita al satellite terrestre. 

Il moto astronomico, ovvero l’orbita che il satellite compie ha la stessa direzione (ovest/est) del pianeta a cui è legato.

La Terra ha come satellite naturale la Luna ma, da cinquant’anni a questa parte, ha un numero sempre crescente di satelliti artificiali creati dall’uomo per le telecomunicazioni, i monitoraggi, il meteo etc. 

FORMAZIONE DEI SATELLITI NATURALI
I satelliti naturali si formano in tre modi:

  1. Possono essere nati nella stessa regione del pianeta di appartenenza;
  2. Possono essere asteroidi catturati dal campo gravitazionale;
  3. Possono essere frammenti del pianeta stesso.

I SATELLITI ASTEROIDALI
I satelliti asteroidali sono le lune degli asteroidi, ovvero quelle che ruotano attorno agli asteroidi.

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