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Popolazioni stellari

Una distinzione tra le stelle viene fornita dall'età delle stesse.
 

Una popolazione stellare è un insieme di stelle che, all'interno di una galassia, sono dotate di caratteristiche omogenee che possono riguardare età, composizione chimica, ecc.

In base alla composizione chimica, e quindi allo stadio di evoluzione, le stelle si suddividono in due macro-categorie, anche se per ultima verrà elencata una classe ancora non generalmente riconosciuta: Popolazione I, Popolazione II e Popolazione III.

Popolazioni stellariLe stelle di Popolazione I sono stelle di recente formazione, quindi la loro composizione è più simile alla composizione della materia interstellare attuale. Il mezzo interstellare di oggi risulta da eventi di miliardi di anni, soprattutto da esplosioni di supernova, che lo hanno arricchito di elementi pesanti. Una stella che si forma oggi, in pratica, avrà sicuramente più materiali pesanti di una stella vecchia, formata da un mezzo interstellare primordiale in cui prevalevano i materiali leggeri.

Le stelle di Popolazione I, quindi, sono stelle giovani, ricche di materiali pesanti, che si posizionano prevalentemente nei bracci delle galassie a spirale (Popolazione di disco). In genere sono stelle blu, con temperatura quindi maggiore. Solitamente, essendo stelle giovani, le appartenenti alla Popolazione I si trovano ancora negli ammassi aperti in cui sono nate. Un esempio è dato dalle Cefeidi.

Le stelle di Popolazione II si sono formate a partire dal mezzo interstellare primordiale, quindi sono povere di metalli pesanti creati dalle prime esplosioni di supernovae. Sono stelle prevalentemente rosse, e si trovano soprattutto all'interno della galassia, nell'alone vicino al nucleo galattico (Popolazione di alone). Non è raro rintracciarle in ammassi globulari , ed esempi sono dati da RR Lyrae e W Virgins.

Non riconosciuta formalmente, la categoria della Popolazione III abbraccia stelle molto vecchie del tutto prive di materiali pesanti.

L'epoca di formazione, quindi, influisce non poco sulla composizione stellare: le nubi primordiali erano formate da elementi primordiali, non arricchiti dai materiali pesanti formatisi con le esplosioni di supernova. Quindi, se una stella è composta da materiali pesanti vuol dire che la sua formazione è seguita se non altro alle prime esplosioni di supernova.

Spettro della stella J0815+4729

Spettro della stella J0815+4729

Le stelle povere di metalli sono fondamentali per gli studi cosmologici poiché ci mostrano come era un tempo l'universo, prima dell'arricchimento da parte della morte stellare. Le osservazioni effettuate tramite SEGUE (Sloan Extension for Galactic Understanding and Exploration), BOSS (Baryonic Oscillations Spectroscopic Survey) e LAMOST (large sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope) hanno rinvenuto una stella nell'alone galattico molto povera di metalli, ricca di carbonio e ancora non evoluta. E' stata battezzata J0815+4729 e fa parte di un campione di circa cento elementi. Si tratta di una stella di sequenza principale con indice di metallicità e di carbonio che suggeriscono una composizione altamente interessante.

Spettro di SDSS J0023.0307 SDSS J0023+0307 è una stella molto povera di metalli, una delle più povere al momento della scoperta (17 febbraio 2018). Si tratta di un oggetto che quindi rispecchia molto la composizione del primo universo e che appartiene a una rara classe di oggetti che vede SMSS J03013-6708 detenere il record in termini di ferro, con una abbondanza - di ferro appunto - [Fe/H] pari a -7.1. Poche hanno un tasso inferiore a -5 e la neo scoperta registra un valore di -6.6. Anche il livello di carbonio appare molto basso il che la rende unica e forse la più primordiale, visto che le altre stelle povere di ferro presentano sempre una abbondanza comunque alta di carbonio.

Nel 2011 venne scoperta una stella di 13 miliardi di anni di età nella costellazione del Leone. A scoprirla fu Elisabetta Caffau dell'Osservatorio di Parigi e la stella, formalmente SDSS J102915+172927, venne chiamata Stella di Caffau. La sua caratteristica sorprendente era che, a fronte di una massa di 0.8 masse solari, la quantità di metalli era 20 mila volte inferiore a quella del Sole, una stella che secondo i modelli non poteva esistere. La natura è sempre stata dibattuta tra una nana distante 4.400 anni luce e una subgigante distante 20.200 anni luce. Nel 2018 l'elevatissima precisione dei dati forniti da GAIA su quasi due miliardi di stelle ha consentito di misurare la parallasse più precisa di sempre per la stella, rivelando la distanza dell'oggetto e consentendo di ottenere misure precise di massa e luminosità. La distanza è di 1.37 kpc, decisamente in linea con la natura di stella nana. La massa è confermata su 0.734 masse solari. L'oggetto dei misteri, quindi, è una nana.

Le stelle povere di metalli sono sempre interessanti e a Maggio 2018 è arrivata la caratterizzazione di altri due esemplari di questo tipo: SDSS J082625.70+612515.10 e SDSS J134144.60+474128.90, con tassi di ferro su idrogeno pari a -3.1 e -3.2 rispettivamente. La campagna osservativa è stata condotta tra Novembre 2015 e Novembre 2016. La prima stella ha magnitudine 11.44 e una temperatura di 4300 K, con composizione confrontabile con quella dell'alone galattico: assenza di azoto e litio, basso livello di sodio e alluminio e abbondanza di magnesio. La seconda ha magnitudine 12.38 e una temperatura di 5450 Kelvin, con bassa presenza di litio, sodio e alluminio.


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