10 generi di stelle astronomicamente estremi

L'universo è pieno di stelle e non sono tutti uguali. In effetti, c'è un'incredibile varietà. Ecco un campionatore delle stelle più estreme dell'universo conosciuto.

10 Le stelle vissute più a lungo

Per quanto tempo può vivere una stella? Per prima cosa, definiamo la durata di una stella quanto tempo fa la fusione nucleare, perché il cadavere di una stella può rimanere sospeso molto tempo dopo la fine della fusione nucleare.

Il modo in cui le star funzionano, meno sono massicce, più a lungo tendono a vivere. Le stelle con la massa più piccola sono le nane rosse. Possono essere ovunque dal 7,5 al 50 percento della massa del Sole. Qualunque cosa di meno massiccio non sarebbe in grado di fare la fusione nucleare: non sarebbe una stella. I modelli attuali stimano che le più piccole stelle nane rosse potrebbero fare fusione fino a 10 trilioni di anni. Confrontalo con stelle come il nostro Sole, che fanno fusione per circa 10 miliardi di anni - 1.000 volte di meno. Dopo aver fuso la maggior parte del suo idrogeno, la teoria prevede che una nana rossa leggera diventerà una nana blu, e mentre consuma il resto del suo idrogeno, la fusione di nucleo si ferma e diventa una nana bianca.

9 Le più vecchie stelle

Le stelle più vecchie sarebbero quelle formate subito dopo il Big Bang (circa 13,8 miliardi di anni fa). Gli astronomi possono stimare l'età delle stelle osservando la loro luce stellare: indica loro quanto di ogni elemento (ad esempio idrogeno, elio, litio) si trova nella stella. Le stelle più vecchie tendono ad avere principalmente idrogeno ed elio con pochissima massa dedicata agli elementi più pesanti.

La stella visibile più antica conosciuta è denominata SMSS J031300.36-670839.3. La sua scoperta è stata pubblicata nel febbraio 2014. Si stima che abbia 13,6 miliardi di anni, ma non è una delle prime stelle originali. Nessuno di questi è ancora stato trovato, ma alcuni potrebbero essere ancora in circolazione. Le nane rosse possono vivere trilioni di anni, dopo tutto. Se ce ne sono, non ce ne saranno molti, quindi cercarli sarebbe la ricerca di ago-in-a-haystack.

8 Le stelle di Dimmest

Quali sono le stelle più deboli? Prima che sia possibile rispondere, dobbiamo essere chiari su cosa intendiamo per "dimmest". Quanto più lontano si ottiene da una stella, il dimmer sembra, quindi abbiamo bisogno di eliminare il fattore distanza-da-noi e semplicemente misurare la luminosità o la quantità totale di energia che viene emessa dalla stella come fotoni (particelle di luce).

Se ci limitiamo alle stelle che stanno ancora facendo la fusione, le nane rosse hanno la luminosità più bassa. La stella più bella con la luminosità più bassa attualmente conosciuta è la nana rossa 2MASS J0523-1403. Qualunque sia meno luminoso, entriamo nel regno delle nane brune, che non sono affatto stelle.

E poi ci sono i resti delle stelle: nane bianche, stelle di neutroni e buchi neri. Quanto sono deboli?

Le stelle nane bianche sono piuttosto luminose, ma si raffreddano nel tempo. Dato abbastanza tempo, diventano fredde zolle di carbonio che emettono pochissima luce - diventano "nane nere". Ci vuole molto tempo prima che le nane bianche si raffreddino, quindi non ci sono ancora nane nere.

Gli astrofisici non sanno cosa succede alla materia nelle stelle di neutroni mentre si raffreddano. Osservando le supernove in altre galassie, possono stimare che diverse centinaia di milioni di stelle di neutroni si siano formate nella nostra galassia, ma ne vedono solo una frazione. Il resto deve essersi raffreddato così tanto che ora sono essenzialmente invisibili.

Che dire dei buchi neri in profondità nello spazio intergalattico, senza nulla in orbita attorno a loro? Emetterebbero ancora un po 'di radiazioni - conosciute come radiazioni Hawking - ma non sarebbe molto. Questi buchi neri solitari sarebbero i residui di stelle meno luminosi. Esistono? Può essere.

7 Le stelle più luminose

Anche le stelle più luminose tendono ad essere le più massicce. Inoltre tendono ad essere stelle di Wolf-Rayet, il che significa che sono calde e fanno cadere molta massa nei loro forti venti stellari. Anche le stelle più luminose non si attaccano a lungo: vivono veloci e muoiono giovani.

La stella che attualmente detiene il titolo per la maggior parte luminosa (e più massiccia) è R136a1. La sua scoperta è stata annunciata nel 2010. È una stella Wolf-Rayet con una luminosità di circa 8.700.000 volte la luminosità del Sole e una massa di circa 265 volte la massa del Sole. Perché ha perso massa, una volta aveva una massa alta come 320 Soli.

R136a1 è in realtà parte di un denso ammasso di stelle chiamato R136. Secondo Paul Crowther, uno degli scopritori, "i pianeti richiedono più tempo di quanto queste stelle prendano per vivere e morire. Anche se ci fossero pianeti, non ci sarebbero astronomi su di loro perché il cielo notturno sarebbe luminoso quasi quanto il giorno in questi ammassi. "Questa è una situazione che Isaac Asimov immaginava nel suo racconto di fantascienza del 1941" Nightfall ".

6Le stelle più grandi

Nonostante la sua enorme massa, R136a1 non è la stella più grande (in termini di dimensioni). Ci sono molte stelle più grandi, e sono tutte stelle supergiganti rosse che hanno trascorso gran parte della loro vita molto più piccole fino a quando non hanno esaurito l'idrogeno per fondere, hanno iniziato a fondere l'elio, a diventare molto più caldo e ad espandersi. Il nostro Sole finirà per esaurirsi con l'idrogeno e si espanderà, ma solo in un gigante rosso. Per diventare una supergigante rossa, una stella deve essere almeno dieci volte più massiccia del Sole. La fase supergigante rossa è breve, dura da poche migliaia a un miliardo di anni (che è breve per gli standard delle stelle, se non per altri standard).

I supergiganti rossi più noti sono Antares A e Betelgeuse, ma sono piuttosto piccoli rispetto a quelli più grandi. Dare il nome alla più grande supergigante rossa è una commissione da pazzi perché le loro dimensioni esatte sono difficili da stimare esattamente. Quelle più grandi arrivano fino a 1.500 volte più ampie del Sole, possibilmente più grandi.

5 Le stelle con le esplosioni più luminose

I fotoni di più alta energia sono chiamati raggi gamma.Sono prodotti in esplosioni di bombe nucleari, così gli Stati Uniti hanno lanciato satelliti speciali, i satelliti Vela, per cercare i raggi gamma prodotti dai test delle bombe nucleari sovietiche. Nel luglio del 1967, quei satelliti rilevarono un burst di raggi gamma (GRB) che non sembrava essere stato prodotto da una nave nucleare. Molti altri sono stati rilevati dopo. Hanno avuto una durata piuttosto breve, che dura da pochi millisecondi a diversi minuti. Erano anche incredibilmente luminosi, molto più luminosi delle stelle più luminose, anche se brevemente. E la fonte non era sulla Terra.

Cosa produce GRB? C'erano molte idee. Oggi, si pensa che la maggior parte provenga dalle esplosioni di stelle massicce (supernovae o ipernove) in procinto di diventare stelle di neutroni o buchi neri. Alcuni GRB provengono da magnetar, una specie di stella di neutroni con un campo magnetico estremamente forte. Altri GRB possono essere il risultato di due stelle di neutroni che si fondono in una, o una stella di neutroni che cade in un buco nero.

4 Le stelle più insane

I buchi neri non sono stelle, sono i resti delle stelle, ma è divertente confrontarli con le stelle perché tali confronti mettono in evidenza quanto folle siano.

Un buco nero è ciò che si forma quando la gravità di una stella è abbastanza forte da superare tutte le altre forze, facendola collassare su se stessa fino a una massa puntiforme. Con una massa diversa da zero ma con volume zero, teoricamente ha una densità infinita, ma è solo perché non abbiamo una buona teoria per ciò che accade realmente.

I buchi neri possono essere estremamente massicci. I buchi neri trovati al centro di alcune galassie possono essere decine di miliardi di masse solari. Inoltre, la materia che orbita intorno ai buchi neri supermassicci può essere molto luminosa, a volte più luminosa di tutte le stelle di una galassia. Possono persino esserci potenti getti di materia provenienti da un buco nero, che si muovono quasi alla velocità della luce.

3Le stelle che si muovono più velocemente

Nel 2005, Warren Brown e altri astronomi dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics hanno annunciato la scoperta di una stella che si muove così velocemente da lasciare la galassia della Via Lattea e non tornare mai più. Il suo nome ufficiale è SDSS J090745.0 + 024507 ma Brown lo chiama "la stella dell'outcast".

Da allora sono state scoperte altre stelle in rapido movimento. Sono conosciuti come stelle di ipervelocità. A partire da maggio 2014, sono stati trovati 20. La maggior parte sembra provenire dal centro della galassia. Un'ipotesi è che una coppia di stelle strettamente orbitanti (un sistema binario) passò vicino al buco nero al centro della galassia, quindi una delle stelle fu catturata dal buco nero e l'altra fu espulsa ad alta velocità.

Ci sono stelle che sembrano muoversi ancora più velocemente. In realtà, in generale, più la stella è lontana dalla nostra galassia, più è veloce appare allontanarsi da noi. Ciò è dovuto all'espansione dell'universo, però, non al movimento della stella attraverso lo spazio.

2 Le stelle più variabili

Molte stelle fluttuano notevolmente nella luminosità apparente vista dalla Terra. Sono conosciuti come stelle variabili. Ce ne sono molti: il catalogo generale delle stelle variabili elenca oltre 45.000 nella sola galassia della Via Lattea.

Secondo il professore di astrofisica Coel Hellier, le variabili più variabili di queste stelle sono le variabili cataclismiche (CV). La loro luminosità può aumentare di un fattore di 100 in meno di un giorno, quindi diminuire, quindi aumentare nuovamente e così via. Di conseguenza, i CV sono popolari tra gli astrofili.

Oggi abbiamo una migliore comprensione di cosa sta succedendo con i CV: sono in realtà stelle binarie in cui una delle stelle è una stella normale e l'altra è una nana bianca. La materia cade dalla stella normale su un disco di accrescimento che orbita intorno alla nana bianca. Una volta che la massa del disco diventa abbastanza alta, inizia la fusione, causando l'aumento della luminosità osservato. Non dura - la fusione si attenua e l'intero processo ricomincia. Ci sono alcune variazioni su questo. Ad esempio, a volte la nana bianca viene distrutta.

1Le stelle più insolite

Alcuni tipi di stelle sono molto insoliti. Non sono necessariamente ai valori estremi di alcuni attributi (ad esempio luminosità o massa), sono semplicemente strani.

Gli oggetti di Thorne-Zytkow sono così. Prendono il nome dai fisici Kip Thorne e Anna Zytkow, che per primi hanno suggerito che potrebbero esistere. La loro idea era che una stella di neutroni potesse entrare nel nucleo di un gigante rosso o supergigante. Pazzesco, giusto? Eppure è stato trovato di recente.

A volte, due grandi stelle gialle possono orbitare così vicine l'una all'altra che la materia cade tra di loro, facendo sembrare la coppia una gigantesca nocciolina cosmica. Sono noti solo due di questi sistemi.

A volte la Stella di Przybylski viene data come esempio di una stella insolita perché la sua luce stellare è diversa da quella di qualsiasi altra stella. Gli astronomi misurano l'intensità di ogni lunghezza d'onda come un modo per capire di cosa è fatta la stella. Di solito è semplice, ma gli scienziati stanno ancora cercando di capire lo spettro della stella di Przybylski.