Appunti gratuiti sulla struttura stellare

Trasporto dell'energia

L'energia prodotta nei nuclei stellati può raggiungere la superficie attraverso i processi di radiazione e convezione, poiché la conduzione risulta trascurabile visto che in essa l'energia è scambiata in collisioni fra particelle e nelle stelle vi è, come già detto, plasma
Radiazione
L'energia viene trasportata tramite assorbimenti e riemissioni di fotoni a catena. I fotoni emessi dalle reazioni nucleari nei nuclei stellari sono raggi X che, tramite interazioni a catena di assorbimento e riemissione, cedono energia al mezzo circostante fino a diventare fotoni ottici. Nella loro interazione seguono un percorso a zig-zag, noto come "random walk": assumendo che nel Sole vi sia solo trasporto radiativo, risulta che un fotone prodotto nel nucleo necessiti di 10 milioni di anni per raggiungere la superficie! La misura della resistenza opposta dal materiale stellare al moto di un fotone è chiamata opacità. Si dice che un materiale è opaco ad una certa radiazione se non la lascia passare e trasparente se, invece, la trasmette. Il trasporto radiativo avviene ogni volta che c'è un gradiente di temperatura, ovvero una forte variazione di temperatura lungo una certa direzione. Quando la luminosità di una stella resta costante vuol dire che l'energia persa da ogni strato è rimpiazzata dall'interno e che, quindi, c'è un bilanciamento fra meccanismi di assorbimento ed emissione. Una stella in questa situazione si dice in "equilibrio radiativo".
Convezione
L'energia viene trasportata dal moto di bolle calde di plasma in ascesa e bolle fredde in discesa: dopo aver percorso una precisa distanza le bolle calde "si termalizzano" - si dissolvono nel materiale circostante rilasciando la loro energia termica - e analogamente le bolle fredde, affondando, portano con loro un deficit energetico. Affinché ci sia convezione occorre un grande gradiente di temperatura. Un grande gradiente di temperatura si ha nei nuclei luogo di reazioni CNO o 3-alfa che, infatti, sono nuclei convettivi. Si noti che, al contrario del radiativo, il trasporto convettivo comporta una ridistribuzione dei componenti stellari.
Riassumendo
Sia il trasporto radiativo che quello convettivo dipendono dal gradiente di temperatura che, come visto in precedenza, è proporzionale alla massa. Possiamo quindi dividere le stelle in due grandi categorie:
- Quelle con massa superiore ad 1.2 masse solari, in cui sono presenti reazioni protone-protone e ciclo CNO, hanno un nucleo convettivo rivestito da un involucro radiativo;
- Quelle con massa inferiore ad 1.2 masse solari, in cui sono presenti esclusivamente reazioni protone-protone, hanno un nucleo radiativo rivestito da un involucro convettivo