Meno che palloni gonfiati: sono le stelle supergiganti

[Morimondo]

Ho letto di stelle supergiganti dalle dimensioni mostruose arrivano oltre l’orbita di mercurio alcune (Betelgeuse, VY Canis Majoris, UY Scuti, NML Cygni…) addirittura hanno un diametro di 600-2000 volte il nostro sole ossia quasi 3 miliardi di km quindi entro loro ci starebbero le orbite dei pianeti come Giove, Saturno e anche Urano nel caso di VY Canis Majoris.
Queste stelle hanno volumi da milioni a miliardi di volte il nostro sole ma masse di solo 20 o 100 volte superiori, di fatto la loro densità è molto più sottile di quella della nostra aria, da migliaia a milioni di volte in meno, la loro densità media è inferiore al massimo vuoto assoluto che siamo in grado di ottenere.
Hanno temperature superficiali relativamente alte 3000-6000 k° a questo punto ho delle domande.

Aspetto.
Cosa vedrebbe un osservatore nei pressi, diciamo a qualche centinaio di milioni di km, di una stella supergigante?
Vedrebbe solo il cuore della stella forte di temperature di decine di milioni di gradi e attorno solo degli aloni sempre più trasparenti? Se potesse resistere alle temperature si renderebbe conto se dovesse entrare negli strati più esterni?

Temperatura superficiale.
Come decresce la temperatura, da oltre 3000 k° fino 50.000K°, delle cosiddette superfici allontanandosi dalle da esse? Come possono essere definite tali, deve esistere forse un picco negativo della temperatura oltre di queste altrimenti non può esistere una cosiddetta superficie se la temperatura dovesse crescere lentamente perchè allora non fissare la dimensione alla sfera a 2000° o a 1000° o a molto meno?

Forma
Nel caso del collasso di una stella in una pulsar aumenta la velocità di rotazione per conservare il momento angolare, mi immagino che nella formazione di una super gigante avvenga l’opposto ossia vi sia un forte rallentamento della rotazione sull’asse.
Questo rallentamento influenza la forma più o meno sferica della gigante? Non diventerebbe piu simile a una nube informe o per lo meno lobata (avete presente la morula, primo stadio di sviluppo embrionale, caratterizzato dalle prime cellule in divisione, sferiche e adiacenti una all’altra formanti un sfera ideale?)

Potrebbero formarsi dei vortici nei suoi strati superficiali e non tipo la macchia rossa di Giove?

Definizione di vuoto
Mi sono guardato qualcosa, online, sulla termodinamica, faccio fatica a pensare a un gas milioni di volte più rarefatto dell’aria riscaldato dalla radiazione stellare a 3000 k°, qual è il limite di densità che definisce una nube di gas dal vuoto interstellare che poi non è vuoto?

Gli esperti troveranno sempliciotti questi miei interrogativi, ma scartabellando su Google non ho trovato risposte, anche perché non mastico l’inglese.

[Red Hanuman]

@Morimondo (http://www.astronomia.com/forum/member.php?u=3620): prima guarda qui, poi vediamo se @Enrico Corsaro (http://www.astronomia.com/forum/member.php?u=2649) ti può dare notizie più precise...



https://www.youtube.com/watch?v=e9wFPJlv4c8

[Morimondo]

Bellissimo filmato, ho visto un video, sto cercando di rintracciarlo, in cui si comparavano le dimensioni delle stelle supergiganti, la grafica e l'impostazione erano veramente didattiche e mi hanno fatto riflettere sul tema suoper giganti.
Betelgeuse non era però cosi grande del resto anche le stime delle dimensioni di altre supergiganti variano moltissimo vedi per esempio VY Canis Majoris.
Inoltre molte rappresentazioni artistiche, perfino io ho dipinto stelle e supernovae, potrebbero essere fuorvianti.
Queste supergiganti fino a dove sono stelle e fino dove sono piccole nebulose?

[SVelo]

Ma non ci sono gli articoli di Pierluigi Panunzi per questi argomenti?

[DarknessLight]

Bellissimo filmato, ho visto un video, sto cercando di rintracciarlo, in cui si comparavano le dimensioni delle stelle supergiganti, la grafica e l'impostazione erano veramente didattiche e mi hanno fatto riflettere sul tema suoper giganti.
Betelgeuse non era però cosi grande del resto anche le stime delle dimensioni di altre supergiganti variano moltissimo vedi per esempio VY Canis Majoris.

Secondo me ti riferisci a questo https://youtu.be/mE_DfRw2lXQ
Mi vengono i brividi a vederlo.. pensare che esistono globi gassosi giganteschi che fluttuano dispersi per il cosmo... è inquietante.. poi sono giganteschi oltre ogni nostra comprensione...


Inoltre molte rappresentazioni artistiche, perfino io ho dipinto stelle e supernovae, potrebbero essere fuorvianti.
Queste supergiganti fino a dove sono stelle e fino dove sono piccole nebulose?

Morimondo mi piacerebbe vedere qualche tuo disegno di stelle..

[Morimondo]

Secondo me ti riferisci a questo https://youtu.be/mE_DfRw2lXQ

SI !!! Proprio questo mi piace moltissimo.

Mi vengono i brividi a vederlo.. pensare che esistono globi gassosi giganteschi che fluttuano dispersi per il cosmo... è inquietante.. poi sono giganteschi oltre ogni nostra comprensione...




Morimondo mi piacerebbe vedere qualche tuo disegno di stelle..

Non li ho più, allora per questioni economiche usavo chine colorate diluite e colla, vinavil, gli effetti erano notevoli ma la tecnica era difficile e frustrante, oggi dipingo solo a olio e fotografo addirittura i vari passaggi dei miei lavori. Inoltre per concludere i soggetti non hanno nulla a che vedere con questo forum;)

[etruscastro]

Inoltre per concludere i soggetti non hanno nulla a che vedere con questo forum;)
e perché... qua siamo tutti una grande famiglia e ci farebbe piacere vederli.
magari postali al bar. :)

[Enrico Corsaro]

Ringrazio Red per il tag...vediamo di chiarire un pò le idee :). Credo che i video inseriti sicuramente siano d'aiuto, soprattutto per rendersi conto delle proporzioni...ma non è tutto.


Ho letto di stelle supergiganti dalle dimensioni mostruose...di fatto la loro densità è molto più sottile di quella della nostra aria, da migliaia a milioni di volte in meno, la loro densità media è inferiore al massimo vuoto assoluto che siamo in grado di ottenere.

Parliamo sempre di densità superiori a quelle dello spazio vuoto, che è di solo pochi atomi per metro cubo.



Aspetto.
Cosa vedrebbe un osservatore nei pressi, diciamo a qualche centinaio di milioni di km, di una stella supergigante?
Vedrebbe solo il cuore della stella forte di temperature di decine di milioni di gradi e attorno solo degli aloni sempre più trasparenti? Se potesse resistere alle temperature si renderebbe conto se dovesse entrare negli strati più esterni?

Sicuramente se ne renderebbe conto perchè la temperatura efficace rimane sempre di qualche migliaio di gradi! Brucerebbe vivo in pochissimi istanti. In ogni caso, la rarefazione di questi oggetti (cioè la bassa densità) non fa comunque si che si possa vedere il centro della stella. Ciò che conta sostanzialmente è pur sempre la massa totale dell'astro. Sicuramente comunque un osservatore in prossimità di una ipergigante o supergigante rossa vedrebbe più in profondità che in una stella normale, come ad esempio il Sole.
Lo strato esterno di una stella del genere è talmente esteso che il plasma diventerebbe otticamente spesso (cioè opaco e dunque non più trasparente) in ogni caso, anche se la densità è di fatto molto bassa. Ciò che conta infatti in questi casi è la densità colonnare, non quella per elemento di volume.
Non abbiamo purtroppo la fortuna di poter osservare i nuclei delle stelle direttamente dall'esterno :).
L'essenziale da capire è che come tutte le stelle, anche queste super-iper giganti, non hanno una "superficie" ben definita, come per un pianeta. E' una proprietà generale dei corpi costituiti da plasma. Negli strati più esterni cioè il plasma svanisce arrivando gradualmente alla densità del vuoto cosmico.



Temperatura superficiale.
Come decresce la temperatura, da oltre 3000 k° fino 50.000K°, delle cosiddette superfici allontanandosi dalle da esse? Come possono essere definite tali, deve esistere forse un picco negativo della temperatura oltre di queste altrimenti non può esistere una cosiddetta superficie se la temperatura dovesse crescere lentamente perchè allora non fissare la dimensione alla sfera a 2000° o a 1000° o a molto meno?

La temperatura ha un andamento molto complicato negli interni stellari e nella transizione con l'atmosfera stellare (cromosfera e corona). Di base non sappiamo che andamento preciso essa abbia, ma di sicuro non è lineare, è molto più complesso. L'andamento può essere ricavato da dei modelli di struttura stellare tramite l'equazione del trasporto energetico, che essenzialmente ti spiega come la temperatura varia al variare della distanza dal centro della stella. E' una delle quattro equazioni della struttura stellare (http://it.wikipedia.org/wiki/Struttura_stellare).
Anche nel caso solare questo andamento è complicato. Raggiunge circa i 16 milioni di gradi °C nel nucleo, poi decresce fino alla superficie raggiungendo circa i 6000 gradi °C, e poi riaumenta nella corona a 2 milioni di gradi °C.

Le temperature di cui si parla in letteratura, e di riferimento per le stelle, sono dette temperature efficaci, indicate con il simbolo {T}_{eff}. Queste sono generalmente associabili ad una temperatura superficiale. La convenzione indica che {T}_{eff} corrisponde alla temperatura stellare ad una profondità ottica pari a 2/3, che è anche detta profondità ottica di Rosseland, dove per profondità ottica si intende l'opacità accumulata dal plasma con una certa profondità dalla superficie, cioè quanto appunto è possibile vedere attraverso il plasma (l'opposto della trasparenza) ad una determinata profondità.



Forma
Nel caso del collasso di una stella in una pulsar aumenta la velocità di rotazione per conservare il momento angolare, mi immagino che nella formazione di una super gigante avvenga l’opposto ossia vi sia un forte rallentamento della rotazione sull’asse.
Questo rallentamento influenza la forma più o meno sferica della gigante? Non diventerebbe piu simile a una nube informe o per lo meno lobata (avete presente la morula, primo stadio di sviluppo embrionale, caratterizzato dalle prime cellule in divisione, sferiche e adiacenti una all’altra formanti un sfera ideale?)

Hai detto bene. Esiste una scienza, relativamente nuova, che si chiama girocronologia. Questa scienza studia l'andamento della rotazione stellare in funzione dell'età. Poichè le stelle a partire dalla formazione decelerano la loro rotazione per compensare l'effetto dell'espansione, di base trovi che più una stella è evoluta e più lentamente gira (parliamo entro le fasi di gigante rossa sostanzialmente). Viceversa, per stadi successivi al collasso iniziale, come nane bianche, stelle di neutroni, pulsar e BH, si ha un riaumento della velocità di rotazione, sempre per la conservazione del mom. angolare.

In ipergiganti o supergiganti del genere, la rotazione è estremamente lenta, praticamente apparirebbero quasi ferme. L'assenza di rotazione non produce deformazioni anzi, garantisce meglio fra tutti la simmetria sferica per effetto della forza gravitazionale. Al contrario quando ci sono forti rotazioni la simmetria sferica si perde e la stella tende a schiacciarsi ai poli, allargendosi invece nella zona equatoriale (da forma sferica diventa oblata, geometricamente parlando).



Potrebbero formarsi dei vortici nei suoi strati superficiali e non tipo la macchia rossa di Giove?

Non è una atmosfera come quella planetaria, cioè fredda, in cui un eventuale vortice può permanere anche per decenni...i risultati possono essere completamente diversi a causa dell'alta temperatura. Generalmente si hanno moti turbolenti molto pronunciati negli strati superficiali, originati da convezione. Dipende poi comunque dalla massa della stella.




Definizione di vuoto
Mi sono guardato qualcosa, online, sulla termodinamica, faccio fatica a pensare a un gas milioni di volte più rarefatto dell’aria riscaldato dalla radiazione stellare a 3000 k°, qual è il limite di densità che definisce una nube di gas dal vuoto interstellare che poi non è vuoto?

Se è per questo, come ti dicevo prima, la temperatura della corona solare (estremamente rarefatta e nemmeno visibile a occhio nudo perchè troppo poco luminosa) è di circa 2 milioni di gradi. La temperatura di cui si parla non è legata alla densità, è una temperatura termica, cioè di agitazione del singolo atomo o molecola.

Il vuoto totale non esiste in natura, esiste il vuoto dello spazio cosmico, che è di qualche atomo per centimetro cubo. Per le densità dipende dal tipo di mezzo interstellare che si considera, ma non ci sono dei limiti ESATTI.
Ti posso dire che si va da densità di 10-3 particelle per centimetro cubo nella maggior parte del mezzo interstellare (circa il 70%), per arrivare a nubi molecolari giganti con densità di 103 particelle per centimetro cubo (6 ordini di grandezza di più del primo caso), ma in una percentuale solo dell'1% del totale del mezzo interstellare.

[Enrico Corsaro]

Queste supergiganti fino a dove sono stelle e fino dove sono piccole nebulose?

Attenzione...una domanda del genere fatta ad un professore di astrofisica gli farebbe veramente drizzare tutti i peli :twisted:.
C'è una differenza FONDAMENTALE tra una stella ed una nebulosa e non è la densità, ma la COMBUSTIONE TERMONUCLEARE. Una stella EMETTE energia per effetto di una combustione termonucleare che avviene nell'interno, una nebulosa non emette di base radiazione ma la riflette al più perchè l'ha precedentemente assorbita da altre fonti esterne, nè mai e poi mai una nebulosa ha combustioni nucleari al suo interno, perchè le temperature richieste di milioni di gradi sono completamente fuori ordine per una nebulosa.
Una stella anche se estremamente poco densa, non sarà mai una nebulosa perchè brucia al suo interno combustibile nucleare e viceversa una nebulosa anche se densa non può definirsi una stella, perchè non si sono avviati processi di combustione in un qualche punto al suo interno.

Poi una nebulosa può dare origine ad una stella attivando le reazioni termonucleari per effetto del collasso gravitazionale e viceversa una stella può esplodere lasciando una nebulosa al suo posto con i residui della sua esplosione, una volta cessata la sua vita cioè ogni forma di reazione termonucleare al suo interno.

Mi raccomando quindi http://www.astronomia.com/forum/images/smilies/customsmilies/wink.png.

[givi]

Enrico Corsaro, ti ringrazio particolarmente per quest'ultima affermazione: non conoscevo questa distinzione.

[Morimondo]

Attenzione...una domanda del genere fatta ad un professore di astrofisica gli farebbe veramente drizzare tutti i peli :twisted:.
C'è una differenza FONDAMENTALE tra una stella ed una nebulosa e non è la densità, ma la COMBUSTIONE TERMONUCLEARE. Una stella EMETTE energia per effetto di una combustione termonucleare...http://www.astronomia.com/forum/images/smilies/customsmilies/wink.png.

VERISSIMO ;););). le enormi dimensioni e la loro densità estrema mi hanno fatto dimenticare che stiamo parlando di stelle anche se suprr o iper giganti.

Come sempre sei stato molto chiaro ed esaustivo nella tua esposizione ma non ho capito tutto soprattutto quando parli di del limite ottico di Rosseland, ho bisogno di tempo per digerire queste nozioni a me nuove.

ciao e grazie

[Enrico Corsaro]

Ottimo di niente ;)!

[Enrico Corsaro]

@Enrico Corsaro (http://www.astronomia.com/forum/member.php?u=2649), ti ringrazio particolarmente per quest'ultima affermazione: non conoscevo questa distinzione.

Spesso in effetti non se ne parla, ma la combustione termonucleare è realmente ciò che identifica una stella in quanto tale. Le stelle sono i mattoni dell'Universo in un certo senso, sono le piccole candele che insieme contribuiscono a produrre tutto il resto.

[DarknessLight]

Siamo materia stellare che riflette sulle stelle... (chi lo diceva?)..

[Enrico Corsaro]

Carl Sagan? ;)

[DarknessLight]

Sì è vero è Carl sagan ;)

[Marcos64]

"Tre cose ci son rimaste dal paradiso: Le stelle, i fiori e i bambini."

Dante Alighieri

[Morimondo]

La temperatura ha un andamento molto complicato negli interni stellari e nella transizione con l'atmosfera stellare (cromosfera e corona). Di base non sappiamo che andamento preciso essa abbia, ma di sicuro non è lineare, è molto più complesso. L'andamento può essere ricavato da dei modelli di struttura stellare tramite l'equazione del trasporto energetico, che essenzialmente ti spiega come la temperatura varia al variare della distanza dal centro della stella. E' una delle quattro equazioni della struttura stellare (http://it.wikipedia.org/wiki/Struttura_stellare).
Anche nel caso solare questo andamento è complicato. Raggiunge circa i 16 milioni di gradi °C nel nucleo, poi decresce fino alla superficie raggiungendo circa i 6000 gradi °C, e poi riaumenta nella corona a 2 milioni di gradi °C.

Le temperature di cui si parla in letteratura, e di riferimento per le stelle, sono dette temperature efficaci, indicate con il simbolo {T}_{eff}. Queste sono generalmente associabili ad una temperatura superficiale. La convenzione indica che {T}_{eff} corrisponde alla temperatura stellare ad una profondità ottica pari a 2/3, che è anche detta profondità ottica di Rosseland, dove per profondità ottica si intende l'opacità accumulata dal plasma con una certa profondità dalla superficie, cioè quanto appunto è possibile vedere attraverso il plasma (l'opposto della trasparenza) ad una determinata profondità.

Il plasma stellare è trasparente per un terzo del diametro?
Se ò cosi in una ipergigante non dovrebbe essere trasparente per molto di più di un terzo data la estrema rarefazione degli strati più esterni?




Se è per questo, come ti dicevo prima, la temperatura della corona solare (estremamente rarefatta e nemmeno visibile a occhio nudo perchè troppo poco luminosa) è di circa 2 milioni di gradi. .

Sapevo di questa stranezza che trovo incredibile, la superficie di una stella, il nostro sole, confinata tra un nucleo di 16 milioni di gradi e una corona di 2 milioni di gradi è fissata a 6000°, come è possibile? non ci dovrebbe essere un equilibrio tra i tre?




La temperatura di cui si parla non è legata alla densità, è una temperatura termica, cioè di agitazione del singolo atomo o molecola.

Cosa si intende per temperatura termica?

ciao e garzie

[Morimondo]

Siamo materia stellare che riflette sulle stelle... (chi lo diceva?)..

Si potrebbe anche dire che la materia di cui siamo fatti è molto più vecchia di noi risale a oltre 13 miliardi di anni e in noi ci potrebbe essere qualche molecola di Giulio Cesare, Carlo Magno, Leonardo ...

[Enrico Corsaro]

Il plasma stellare è trasparente per un terzo del diametro?
Se ò cosi in una ipergigante non dovrebbe essere trasparente per molto di più di un terzo data la estrema rarefazione degli strati più esterni?

No non ho detto questo, ma che la convenzione è di adottare come temperatura efficace quella che corrisponde alla profondità (a partire dalla superficie) per cui l'opacità si riduce ad i 2/3 del totale. Questa profondità varia da stella a stella in termini di raggio, in base alla massa, alla densità e alla temperatura. Non è un valore fisso la profondità in raggio ma lo è quello dell'opacità.



Sapevo di questa stranezza che trovo incredibile, la superficie di una stella, il nostro sole, confinata tra un nucleo di 16 milioni di gradi e una corona di 2 milioni di gradi è fissata a 6000°, come è possibile? non ci dovrebbe essere un equilibrio tra i tre?

La cosa è spiegata in termini di processi magnetici. La corona è magneticamente molto attiva e i processi di riconnessione che avvengono in cromosfera energetizzano le particelle di plasma notevolmente facendo aumentare la loro temperatura termica.




Cosa si intende per temperatura termica?

La temperatura termica è quella che corrisponde all'energia di agitazione termica (http://it.wikipedia.org/wiki/Energia_termica) di molecole o atomi. Qualsiasi temperatura sopra lo zero assoluto comporta una agitazione (una oscillazione) della molecola o atomo rispetto ad altri in prossimità attorno ad una posizione di equilibrio. Più aumenta la temperatura più l'agitazione termica cresce, secondo la costante di Boltzmann. La teoria di ciò viene spiegata dalla cosiddetta meccanica statistica.

[Morimondo]

No non ho detto questo, ma che la convenzione è di adottare come temperatura efficace quella che corrisponde alla profondità (a partire dalla superficie) per cui l'opacità si riduce ad i 2/3 del totale. Questa profondità varia da stella a stella in termini di raggio, in base alla massa, alla densità e alla temperatura. Non è un valore fisso la profondità in raggio ma lo è quello dell'opacità.

Intuisco di non aver capito, la definizione di temperatura efficace dipende sempre dal raggio della stella profondità ottica definisce tale raggio?
Ho cercato su wikipedia ma è ancora da scrivere...

http://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Profondit%C3%A0_ottica_di_Rosselan d&action=edit&redlink=1

Credo di aver capito il senso generale che poi è quello che mi ha suggerito la creazione di questo post: vi è una difficoltà oggettiva nel definire il diametro di una stella anche non gigante a causa della densità degli strati più esterni, la superficie è definita dalla temperatura efficace e questa per convenzione è posta ove vi è una riduzione dell'opacità ai 2/3 del totale e qui entrerebbe in gioco la profondità ottica di Rosseland?

[Enrico Corsaro]

Intuisco di non aver capito, la definizione di temperatura efficace dipende sempre dal raggio della stella profondità ottica definisce tale raggio?
Ho cercato su wikipedia ma è ancora da scrivere...

No la definizione di temperatura efficace è indipendente dal raggio della stella. La profondità ottica non definisce il raggio, ma la profondità appunto a partire dalla superficie per cui vediamo attraverso il plasma. Non è un concetto particolarmente semplice ma per capirlo devi partire dalla definizione di opacità.

Per il momento lascia stare la profondità ottica di Rosseland che alla fine è solo una definizione e mette solo altra carne al fuoco al momento, quindi concentrati sul concetto di opacità soltanto.
L'opacità è in pratica l'opposto della trasparenza. Quando l'opacità è zero, significa che il mezzo è perfettamente trasparente, quando è 1 significa che il mezzo è totalmente opaco, cioè non puoi vederci attraverso.
Se idealmente ti poni sulla superficie della stella, e guardi verso il nucleo, riuscirai a vedere fino ad una certa profondità, perchè poi la quantità di plasma attraverso cui guardi diventa talmente spessa da non permetterti di vedere oltre, assorbendo tutta la luce che proviene dagli strati più interni.
Esiste un livello per cui questa opacità, inizialmente nulla in superficie, si riduce ad un valore pari a 2/3. Quel livello all'interno della stella è lo strato in cui viene definita la temperatura efficace. E' solo una convenzione questa, nulla di più...



Credo di aver capito il senso generale che poi è quello che mi ha suggerito la creazione di questo post: vi è una difficoltà oggettiva nel definire il diametro di una stella anche non gigante a causa della densità degli strati più esterni, la superficie è definita dalla temperatura efficace e questa per convenzione è posta ove vi è una riduzione dell'opacità ai 2/3 del totale e qui entrerebbe in gioco la profondità ottica di Rosseland?

C'è una impossibilità fisica nel definire una superficie definita per un oggetto costituito da plasma, questo è vero. Tuttavia, a noi interessa studiare le stelle definendo una struttura costituita da vari strati, che anche se hanno regioni di transizione abbastanza morbide (cioè non rigide e definite tipo come dei muri). L'entità di queste regioni di transizione in prossimità dell'esterno, ad esempio tra fotosfera e cromosfera, tra cromosfera e corona, ecc. sono generalmente molto piccole e di dimensioni trascurabili rispetto a quella dell'interno raggio stellare. Tutto comunque è relativo, dipende da cosa vuoi studiare e come lo vuoi studiare. Se parliamo di studiare la struttura globale della stella generalmente questi margini non ben definiti non hanno una grossa influenza, ma se si guarda magari più un dettaglio sulle varie regioni possono avere un certo impatto. Ogni cosa è da valutare in base al tipo di problema.

Comunque hai detto bene, la superficie di una stella è quella che chiamiamo fotosfera, perchè è la parte direttamente visibile ed è di fatto quella che ha una temperatura pari alla temperatura efficace. La fotosfera stessa ovviamente non è sottile come un foglio di carta, ma ha un suo spessore che varia da stella a stella.
Oltre la fotosfera si ha quella che chiamiamo atmosfera stellare, costituita da cromosfera e ancora oltre dalla corona.

[Morimondo]

...La profondità ottica non definisce il raggio, ma la profondità appunto a partire dalla superficie per cui...


Quello che continuo a non capire è come venga fissata, definita la superficie estremamente rarefatta di una stella supergigante. Una volta definita la superficie da li un osservatore ideale quardando verso il centro della stella può considerare l'opacità, che mi hai spiegato cosi bene che ho capito almeno lo spero.

Enrico ti ringrazio per la tua pazienza, anche questa ha un limite potrebbe essere una costante;), per il linguaggio semplice e chiaro e infine per la passione che metti in questo forum. Se faccio fatica a capire è solo colpa dei miei limiti

[Enrico Corsaro]

Quello che continuo a non capire è come venga fissata, definita la superficie estremamente rarefatta di una stella supergigante. Una volta definita la superficie da li un osservatore ideale quardando verso il centro della stella può considerare l'opacità, che mi hai spiegato cosi bene che ho capito almeno lo spero.


Tranquillo, proviamo a rispiegare.
Tutto parte dall'opacità. L'opacità è legata alle proprietà del plasma, alla composizione chimica del mezzo, alla frequenza della radiazione elettromagnetica, e ti dice quanto un atomo o molecola è in grado di assorbire fotoni, facendo così in modo che un eventuale fotone che colpisce l'atomo o la molecola scompaia al suo interno energizzando i livelli atomici e molecolari. L'opacità ha le dimensioni di una lunghezza al quadrato / massa ed è tipicamente indicata con il simbolo della k greca, \kappa.

Tipicamente si considera una opacità relativa alla densità del mezzo, nota come coefficiente di estinzione (http://scienceworld.wolfram.com/physics/ExtinctionCoefficient.html), perchè l'effetto di trasparenza si attenua tanto più denso è il mezzo. Si considera dunque il coefficiente di estinzione K = \kappa \rho, la cui dimensione fisica diventa l'inverso di una lunghezza. Questo coefficiente di esinzione è una funzione della posizione all'interno della stella, cioè di una coordinata radiale che va dal centro alla superficie.

Adesso definiamo una nuova coordinata, z, che si chiama percorso ottico verticale, ed in pratica è definita all'opposto del raggio, cioè z = 0 in superficie, e diventa z = R al centro della stella, dove R è chiaramente il raggio della stella.

La profondità ottica (http://scienceworld.wolfram.com/physics/OpticalDepth.html) a questo punto è definita come segue
\tau = \int_0^{z_1} K(z) dz
dove cioè si sta integrando il coefficiente di estinzione lungo la coordinata verticale z, cioè partendo dalla superficie a z = 0 fino ad una certa profondità z = z_1. Questa profondità ottica è dunque un numero adimensionato ed è intimamente legato all'opacità del mezzo e alla densità, che sono a loro volta legate a proprietà fisiche e chimice di quella particolare stella.
La profondità ottica diventerà chiaramente massima quando l'integrale viene effettuato su tutta la stella, cioè dalla superficie al centro. In generale nel caso specifico valuti un valore pari a \tau = 2/3, il valore per cui si associa la temperatura efficace. Si tratta comunque solo di una definizione, perchè di fatto la temperatura efficace viene ricavata dalla spettroscopia, cioè dall'analisi degli spettri di luce in funzione della lunghezza d'onda, oppure dalla fotometria tramite l'uso di indici di colore.

[givi]

Interessante, sempre più interessante.

[Enrico Corsaro]

@Morimondo (http://www.astronomia.com/forum/member.php?u=3620), per rispondere in modo esauriente alla tua perplessità ti allego un diagramma per il Sole, che mostra la densità del mezzo al variare della coordinata radiale, dal centro fino alla superficie.
Il problema che poni, di definire la superficie, è un problema per tutte le stelle, non solo per le supergiganti.
Di fatto, come vedi in figura, quello che succede è che ad un certo punto, la densità si abbassa moltissimo, di diversi ordini di grandezza. Il profilo di densità cioè precipita a valori praticamente prossimi allo zero.
Nella nostra rappresentazione delle cose ovviamente nulla è perfetto, e ricorriamo sempre ad approssimazioni, purchè abbastanza plausibili.
12015
Nel qual caso, ha senso definire come superficie di una stella la regione in cui il profilo di densità va rapidamente a diminuire verso lo zero. Non è una transizione netta, ma non è neanche così diluita, rispetto alle dimensioni dell'intera stella. Per cui in definitiva definire la superficie non è un problema così grosso e difficoltoso. Puoi immaginarla come la regione in cui la densità si abbassa di 4 ordini di grandezza (circa 10 mila volte), come nel caso in figura. Stesso identico discorso vale per la supergigante. Le dimensioni radiali di una stella del genere sono così enormi che una regione di transizione come quella in figura è praticamente molto ben definita e ristretta in ogni caso, tanto da essere assimilabile a tutti gli effetti ad una superficie ben chiara. Quindi diciamo che il tuo è un problema di scala di grandezza. Quando definisci la superficie della stella, devi sempre rapportare lo spessore di quella zona alla grandezza di tutta la stella. Se la stella è più diluita (poco densa) sarà anche molto molto estesa, e dunque di fatto il problema non si pone :).