Le 10 migliori stelle che ti faranno perdere la testa

Nessuno può aiutare se non guardare tutte le stelle che adornano i nostri cieli e chiedersi "cosa c'è là fuori?" È naturale sognare ciò che sta così fuori dalla nostra portata. Forse in un sistema solare lontano dal nostro c'è un'altra specie che guarda verso il nostro sole, un semplice punto di luce dalla loro prospettiva, e si chiede quali misteri trattiene.

Per quanto ci proviamo, non capiremo mai veramente tutto ciò che c'è da sapere sulla cosmologia, ma non ci impedisce di provarci. Dal noto all'ipotetico, questa lista delineerà dieci affascinanti tipi di stelle.

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ipergigante




Un tipo di stella piuttosto noioso in confronto al resto di questa lista, non ho potuto resistere includendo ipergiganti solo per le loro dimensioni. È difficile per noi immaginare quanto siano davvero enormi questi mostri, ma l'attuale stella più grande, NML Cygni, ha un raggio di 1.650 volte quello del nostro sole - o 7.67 UA. Per fare un confronto, l'orbita di Giove si trova a 5,23 AU lontano dal nostro sole, e Saturno è a 9,53 AU di distanza. A causa delle loro enormi dimensioni, la maggior parte degli ipergigoni vive al massimo per un paio di decine di milioni di anni al massimo, prima di andare alla supernova. L'ipergigante Betelgeuse, che si trova nella costellazione di Orione, dovrebbe diventare supernova entro le prossime centinaia di migliaia di anni. Quando lo fa, supererà la luna per oltre un anno, oltre ad essere visibile durante il giorno.

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Hypervelocity Star




A differenza di tutte le altre voci di questo elenco, le stelle di ipervelocità sono altrimenti stelle normali senza caratteristiche interessanti o distintive, oltre al fatto che stanno sfrecciando nello spazio a velocità folli. Con una velocità superiore a uno o due milioni di miglia all'ora, le stelle dell'ipervelocità sono il risultato di stelle vaganti troppo vicine al centro galattico, che espellono le stelle a velocità elevatissime. Tutte le stelle di ipervelocità conosciute nella nostra galassia viaggiano oltre il doppio della velocità di fuga e sono quindi destinate ad uscire dalla galassia tutte insieme, e alla deriva nell'oscurità per il resto della loro vita.

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Cefeidi

Le Cefeidi - o Stelle Cefeidi Variabili - si riferiscono a stelle con una massa tipicamente compresa tra 5 e 20 volte quella della nostra stella, che cresce sempre più piccola a intervalli regolari, dandole l'aspetto che pulsa. Le cefeidi si espandono a causa della pressione incredibilmente elevata che si verifica all'interno del loro nucleo denso, ma una volta che sono cresciute in termini di dimensioni, la pressione diminuisce e si contraggono ancora una volta. Questo ciclo di crescita e contrazione continua fino a quando la stella raggiunge la fine della sua vita.

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Black Dwarf




Se una stella è troppo piccola per diventare una stella di neutroni o semplicemente esplodere in una supernova, alla fine si evolverà in una nana bianca - una stella estremamente densa e opaca che ha consumato tutto il suo combustibile e non sta più sperimentando la fissione nucleare al suo centro . Spesso non più grandi della Terra, i nani bianchi si raffreddano lentamente attraverso l'emissione di radiazioni elettromagnetiche. Per periodi di tempo ridicolmente lunghi, i nani bianchi alla fine si raffreddano abbastanza da non emettere luce e calore del tutto - diventando così la cosiddetta nana nera, quasi invisibile all'osservatore. Il nano-cappuccio nero segna la fine dell'evoluzione stellare per molte stelle. Si ritiene che al momento nell'universo non esistano nani neri, perché ci vuole così tanto tempo per formarsi. Il nostro sole degenererà in uno in circa 14,5 miliardi di anni.

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Shell Stars




Quando la maggior parte delle persone pensa alle stelle, pensa a enormi sfere sfrigolanti che fluttuano nello spazio. Infatti, a causa della forza centrifuga, la maggior parte delle stelle è leggermente oblata - o appiattita ai loro poli. Per la maggior parte delle stelle questo appiattimento è abbastanza piccolo da essere trascurabile - ma in una certa proporzione di stelle, che ruotano a velocità feroci, questo appiattimento è così estremo da conferirgli una forma da palla da rugby. Con le loro alte velocità di rotazione, queste stelle getteranno anche enormi volumi di materia attorno al loro equatore, creando un "guscio" di gas attorno alla stella - e quindi formando quella che viene chiamata una "stella di conchiglia". Nell'immagine sopra, la massa bianca leggermente traslucida che circonda la stella oblata, Alpha Eridan (Achernar), è la "conchiglia".





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Stella di neutroni

Una volta che una stella è diventata supernova, di solito rimane solo una stella di neutroni. Le stelle di neutroni sono palline estremamente piccole ed estremamente dense - avete indovinato - neutroni. Molte volte più denso del nucleo di un atomo e con una dimensione inferiore a una dozzina di chilometri di diametro, le stelle di neutroni sono un prodotto veramente notevole della fisica.

A causa dell'estrema densità delle stelle di neutroni, gli atomi che vengono a contatto con la loro superficie vengono quasi istantaneamente squarciati. Tutte le particelle subatomiche non neutroniche vengono fatte a pezzi nei loro quark costituenti, prima di essere "riorganizzate" in neutroni. Questo processo rilascia un'enorme quantità di energia, al punto che una collisione tra una stella di neutroni e un asteroide di dimensioni medie rilascerebbe un'esplosione di raggi gamma con più energia di quella che il nostro sole produrrà durante tutta la sua vita. Solo per questa ragione, qualsiasi stella di neutroni in stretta prossimità del nostro sistema solare (entro un paio di centinaia di anni luce) possiede una reale minaccia di far esplodere la terra con radiazioni letali.

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Dark Energy Star

A causa dei molti problemi associati alla nostra attuale comprensione dei buchi neri, specialmente in relazione alla meccanica quantistica, molte teorie alternative sono state avanzate come spiegazione per le nostre osservazioni.

Uno di questi è l'idea di una stella di energia oscura. Si ipotizza che quando una grande stella collassa non si trasformi in un buco nero, ma piuttosto lo spazio-tempo che esiste al suo interno si trasforma in energia oscura.A causa della meccanica quantistica, questa stella avrà una proprietà piuttosto unica: al di fuori del suo orizzonte degli eventi attirerà tutta la materia, mentre all'interno, oltre il suo orizzonte degli eventi, respingerà tutta la materia - questo perché l'energia oscura ha gravità 'negativa' , che respinge tutto ciò che si avvicina ad esso, molto simile a come i poli identici di un magnete si rifiutano a vicenda.

Oltre a ciò, la teoria prevede che una volta che un elettrone passa l'orizzonte degli eventi di una stella di energia oscura, sarà convertito in un positrone - noto anche come anti-elettrone - ed espulso. Quando questa antiparticella si scontra con un normale elettrone, si annichilisce e rilascia una piccola raffica di energia. Si ritiene che questo, su larga scala, spiegherebbe l'enorme quantità di radiazioni emesse dal centro delle galassie, dove si pensa che esista un buco nero supermassiccio.

Per la maggior parte è più facile pensare a una stella di energia oscura come un buco nero che espelle la materia e non ha singolarità.

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Iron Star




Le stelle creano elementi più pesanti attraverso la fusione nucleare - il processo mediante il quale elementi più leggeri vengono fusi insieme per produrre elementi più pesanti, rilasciando successivamente energia. Più è pesante l'elemento, meno energia viene rilasciata quando sono fusi. Il tipico percorso delle stelle consiste nel fondere prima l'idrogeno in elio, poi l'elio in carbonio, il carbonio in ossigeno, l'ossigeno nel neon, il neon nel silicio e quindi - infine - il silicio nel ferro. La fusione del ferro richiede più energia di quella che viene rilasciata, quindi è l'ultimo passo in ogni reazione di fusione nucleare stabile. La maggior parte delle stelle muore prima che raggiungano il punto in cui iniziano a fondere il carbonio, ma quelli che arrivano a questo punto, o oltre, tipicamente scoppiano in una supernova poco dopo.

Una stella di ferro è una stella composta esclusivamente di ferro, ma paradossalmente sta ancora rilasciando energia. Come? Attraverso il tunneling quantico. Il tunnelling quantico si riferisce al fenomeno per cui una particella attraversa una barriera che altrimenti non sarebbe in grado di attraversare. Per usare un esempio: se lanciavo una palla contro un muro, normalmente colpiva il muro e si riprendeva. Ma secondo la meccanica quantistica, c'è una piccola possibilità che la palla possa passare attraverso il muro e colpire la persona ignara dall'altra parte.

Questo è il tunneling quantico. Naturalmente, la probabilità che ciò accada è infinitesimale, ma a livello atomico si verifica relativamente frequentemente, specialmente all'interno di oggetti enormi come le stelle. Normalmente, una grande quantità di energia è necessaria per fondere il ferro, in quanto ha una barriera di sorta che resiste alla fusione - il che significa che richiede più energia di quella che emette. Con il tunneling quantico, tuttavia, il ferro può fondersi senza utilizzare alcuna energia. Un modo per comprenderlo è immaginando due palline che rotolano lentamente l'una verso l'altra e si fondono spontaneamente quando si scontrano. Di solito questa fusione richiederebbe un'enorme quantità di energia, ma il tunneling quantico permette che si verifichi praticamente con nessuno.

Poiché la fusione del ferro attraverso il tunneling quantistico è estremamente rara, una stella di ferro avrebbe bisogno di avere una massa estremamente elevata per sperimentare una reazione di fusione sostenibile. Per questo motivo - e poiché il ferro è relativamente raro nell'universo - si pensa che ci vorrà poco meno di 1 anno di Quingentillion (1 seguito da 1503 zeri) prima che appaiano le prime stelle di ferro.

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Quasistar

"Brilla, scintilla quasi-stella
Il più grande puzzle da lontano
Quanto diversamente dagli altri
Più luminoso di un miliardo di soli
Twinkle, twinkle, quasi-star
Come mi chiedo cosa tu sia. "

- George Gamow, "Quasar" 1964. Ipergiganti - il più grande delle stelle - tipicamente collassano in buchi neri circa dieci volte la massa del nostro sole. Quindi c'è una domanda ovvia: cosa potrebbe causare i buchi neri super-massicci, localizzati al centro delle galassie, con masse di un miliardo di soli? Nessuna stella tipica potrebbe essere abbastanza grande da creare un simile mostro! Naturalmente, si potrebbe sostenere che questi piccoli buchi neri potrebbero diventare grandi consumando materia, ma contrariamente alla credenza popolare, questo è un processo incredibilmente lento. Inoltre, si ritiene che la maggior parte dei buchi neri supermassicci si sia formata nel primo paio di miliardi di anni dell'universo - dando a qualsiasi buco nero convenzionale un tempo troppo breve per evolversi nei mostri che vediamo oggi. Una teoria sostiene che le prime stelle della popolazione III, più grandi degli ipergiganti di oggi e composte esclusivamente di elio e idrogeno, crollarono rapidamente e crearono grandi buchi neri, che successivamente si fusero l'un l'altro in buchi neri supermassicci. Un'altra teoria, che è considerata più probabile, suggerisce che le quasi-stelle potrebbero essere la causa.

Nel primo miliardo di anni dell'universo, c'erano grandi nubi di elio e idrogeno che galleggiavano intorno. Se la materia contenuta in queste nuvole collassasse abbastanza rapidamente, potrebbe formare una grande stella con un piccolo buco nero al centro - una quasi-stella, con la luminosità di un miliardo di soli. Normalmente questo scenario porterebbe a una supernova, che comporterebbe il "guscio" della stella e la materia circostante essere fatta esplodere nello spazio. Ma se la nuvola di materia che circonda la stella è grande e abbastanza densa, resisterà all'esplosione e comincerà a cadere nel buco nero. Ora alimentato dall'enorme quantità di materia che lo circonda, il buco nero diventerebbe estremamente grande, estremamente rapidamente.

Per usare un'analogia: immagina se tu avessi una piccola bomba circondata da un cartone. Se la bomba esplodesse, come una supernova, sparerebbe via il cartone, e il buco nero che ne risulterebbe non avrebbe alcun problema a consumare subito. Ma se il cartone era effettivamente di cemento spesso, l'esplosione non avrebbe gettato via il muro - e il buco nero potrebbe immediatamente consumarlo.

1

Boson Star




Ci sono due tipi di cose in questo universo: bosoni e fermioni. La distinzione più semplice tra i due è che i fermioni sono particelle con spin semi-intero, mentre i bosoni sono particelle con spin intero. Tutte le particelle elementari e composite, come elettroni, neutroni e quark, sono fermioni, mentre il titolo di bosone è concesso a tutte le particelle portatrici di forza, come i fotoni e i gluoni. A differenza dei fermioni, possono coesistere due o più bosoni nello stesso stato.

Per usare un'analogia contorta per spiegare questo, i fermioni sono come gli edifici, mentre i bosoni sono come i fantasmi. Puoi avere un solo edificio in un punto particolare dello spazio - poiché è impossibile avere due edifici coesistenti nello stesso spazio - ma puoi avere migliaia di fantasmi nello stesso punto o nell'edificio, come loro " re immateriale (Bosons hanno massa, tuttavia, ma si ottiene l'idea). Non c'è limite al numero di bosoni che possono occupare lo stesso spazio.

Ora, tutte le stelle conosciute sono composte da fermioni, ma se esiste un bosone stabile, con una certa massa, allora potrebbero anche esistere ipoteticamente stelle di bosone. Tenendo presente che la gravità dipende dalla massa, immagina cosa succederebbe se ci fosse un tipo di particella in cui una quantità infinita potesse coesistere nello stesso punto nello spazio. Per usare il nostro esempio di fantasma, immagina se ci fosse un miliardo di fantasmi, tutti con una piccola quantità di massa, in piedi nello stesso posto - ci ritroveremmo con un'enorme quantità di massa concentrata in un singolo punto nello spazio, che Ovviamente hanno un'enorme attrazione gravitazionale. Le stelle del Bosone potrebbero quindi possedere una massa infinita in un punto infinitamente piccolo nello spazio. Si ipotizza che la posizione più probabile per le stelle del bosone, se esistono, sia al centro delle galassie.