Astronomia

La precedente descrizione della evoluzione stellare sulla base di calcoli. Tuttavia, nessuna stella completa la sua vita di sequenza principale o la sua evoluzione in una gigante rossa abbastanza rapidamente da poter osservare questi cambiamenti strutturali mentre accadono. Fortunatamente, la natura ci ha fornito un modo indiretto per testare i nostri calcoli.

Invece di osservare l’evoluzione di una singola stella, possiamo guardare un gruppo o un ammasso di stelle. Cerchiamo un gruppo di stelle che sia molto vicino nello spazio, tenuto insieme dalla gravità, spesso muovendosi attorno a un centro comune. Quindi è ragionevole supporre che le singole stelle del gruppo si siano formate tutte quasi nello stesso momento, dalla stessa nube e con la stessa composizione. Ci aspettiamo che queste stelle differiscano solo in massa. E le loro masse determinano quanto velocemente attraversano ogni fase della loro vita.

Poiché le stelle con masse più elevate si evolvono più rapidamente, possiamo trovare ammassi in cui stelle massicce hanno già completato la loro fase evolutiva di sequenza principale e diventano giganti rosse, mentre stelle di massa inferiore nello stesso ammasso sono ancora sulla sequenza principale, o anche-se l’ammasso è molto giovane—in fase di contrazione gravitazionale pre—sequenza principale. Possiamo vedere molte fasi dell’evoluzione stellare tra i membri di un singolo ammasso, e possiamo vedere se i nostri modelli possono spiegare perché i diagrammi H–R di ammassi di età diverse sembrano così.

I tre tipi fondamentali di ammassi che gli astronomi hanno scoperto sono ammassi globulari, ammassi aperti e associazioni stellari. Le loro proprietà sono riassunte nella Tabella 1. Come vedremo nella prossima sezione di questo capitolo, gli ammassi globulari contengono solo stelle molto vecchie, mentre gli ammassi e le associazioni aperte contengono stelle giovani.

Tabella 1. Caratteristiche di Ammassi stellari
Caratteristica	Ammassi Globulari	Ammassi Aperti	Associazioni
Numero nella Galassia	150	Migliaia	Migliaia
Posizione nella Galassia	Halo e rigonfiamento centrale	Disco (e bracci di spirale)	bracci di Spirale
Diametro (in anni luce)	50-450	<30	100-500
Massa MSun	104-106	102-103	102-103
Numero di stelle	104-106	50-1000	102-104
Colore delle stelle più brillanti	Rossi	Rosso o blu	Blu
Luminosità del cluster (Lsole)	104-106	102-106	104-107
Tipico età	Miliardi di anni	qualche centinaio di milioni di anni, nel caso di insolitamente cluster di grandi dimensioni, più di un miliardo di anni	Fino a circa 107 anni

Ammassi globulari

Gli ammassi globulari hanno ricevuto questo nome perché sono sistemi rotondi quasi simmetrici di, tipicamente, centinaia di migliaia di stelle. L’ammasso globulare più massiccio della nostra Galassia è Omega Centauri, che dista circa 16.000 anni luce e contiene diversi milioni di stelle (Figura 1). Si noti che le stelle più luminose di questo ammasso, che sono giganti rosse che hanno già completato la fase di sequenza principale della loro evoluzione, sono di colore rosso-arancio. Queste stelle hanno temperature superficiali tipiche intorno a 4000 K. Come vedremo, gli ammassi globulari sono tra le parti più antiche della nostra Via Lattea.

Come sarebbe vivere all’interno di un ammasso globulare? Nelle regioni centrali dense, le stelle sarebbero circa un milione di volte più vicine che nel nostro quartiere. Se la Terra orbitasse in una delle stelle interne in un ammasso globulare, le stelle più vicine sarebbero a mesi luce, non anni luce, di distanza. Apparirebbero ancora come punti di luce, ma sarebbero più luminosi di qualsiasi stella che vediamo nel nostro cielo. La Via Lattea sarebbe probabilmente difficile da vedere attraverso la foschia luminosa della luce stellare prodotta dall’ammasso.

Nella nostra Galassia sono noti circa 150 ammassi globulari. La maggior parte di essi si trova in un alone sferico (o nuvola) che circonda il disco piatto formato dalla maggior parte delle stelle della nostra Galassia. Tutti gli ammassi globulari sono molto lontani dal Sole, e alcuni si trovano a distanze di 60.000 anni luce o più dal disco principale della Via Lattea. I diametri degli ammassi stellari globulari vanno da 50 anni luce a più di 450 anni luce.

Cluster aperti

I cluster aperti si trovano nel disco della Galassia. Hanno una gamma di età, alcuni vecchi come, o anche più vecchio di, il nostro Sole. I più giovani ammassi aperti sono ancora associati alla materia interstellare da cui si sono formati. Gli ammassi aperti sono più piccoli degli ammassi globulari, di solito con diametri inferiori a 30 anni luce, e in genere contengono solo diverse decine o diverse centinaia di stelle (Figura 2). Le stelle in ammassi aperti di solito appaiono ben separate l’una dall’altra, anche nelle regioni centrali, il che spiega perché sono chiamate “aperte.”La nostra galassia contiene migliaia di ammassi aperti, ma possiamo vederne solo una piccola parte. La polvere interstellare, che è anche concentrata nel disco, attenua la luce di ammassi più distanti così tanto che non sono rilevabili.

Anche se le singole stelle in un ammasso aperto possono sopravvivere per miliardi di anni, in genere rimangono insieme come ammasso solo per pochi milioni di anni, o al massimo, poche centinaia di milioni di anni. Ci sono diverse ragioni per questo. Nei piccoli ammassi aperti, la velocità media delle stelle membri all’interno dell’ammasso può essere superiore alla velocità di fuga dell’ammasso, e le stelle gradualmente “evaporeranno” dall’ammasso. Incontri ravvicinati di stelle membri possono anche aumentare la velocità di uno dei membri oltre la velocità di fuga. Ogni poche centinaia di milioni di anni o giù di lì, l’ammasso può avere un incontro ravvicinato con una nube molecolare gigante, e la forza gravitazionale esercitata dalla nube può strappare l’ammasso a parte.

Diversi cluster aperti sono visibili ad occhio nudo. La più famosa tra queste è la Pleiade (vedi Figura 5 in Polvere cosmica), che appare come un piccolo gruppo di sei stelle (alcune persone possono vedere anche più di sei, e la Pleiade è talvolta chiamata le Sette sorelle). Questo ammasso è disposto come un piccolo cucchiaio da immersione ed è visto nella costellazione del Toro, il toro. Un buon binocolo mostra dozzine di stelle nell’ammasso e un telescopio ne rivela centinaia. (Una società automobilistica, Subaru, prende il nome dal termine giapponese per questo cluster; è possibile vedere il gruppo stella sul logo Subaru.)

Le Hyades sono un altro famoso ammasso aperto in Toro. Ad occhio nudo, appare come un gruppo a forma di V di deboli stelle che segnano il volto del toro. I telescopi mostrano che Hyades contiene in realtà più di 200 stelle.

Associazioni Stellari

Un’associazione è un gruppo di stelle estremamente giovani, tipicamente contenenti da 5 a 50 stelle O e B calde e luminose sparse su una regione dello spazio di circa 100-500 anni luce di diametro. Ad esempio, la maggior parte delle stelle nella costellazione di Orione forma una delle associazioni stellari più vicine. Le associazioni contengono anche centinaia o migliaia di stelle a bassa massa, ma queste sono molto più deboli e meno appariscenti. La presenza di stelle molto calde e luminose indica che la formazione stellare nell’associazione si è verificata negli ultimi milioni di anni o giù di lì. Dal momento che le stelle O attraversano tutta la loro vita in solo circa un milione di anni, non sarebbero ancora in giro a meno che la formazione stellare non si sia verificata di recente. Non sorprende quindi che le associazioni si trovino in regioni ricche di gas e polveri necessarie per formare nuove stelle. È come un edificio nuovo di zecca ancora circondato da alcuni dei materiali da costruzione utilizzati per costruirlo e con il paesaggio che mostra ancora segni di costruzione. D’altra parte, poiché le associazioni, come i comuni ammassi aperti, si trovano in regioni occupate da materia interstellare polverosa, molte sono nascoste alla nostra vista.

Glossario

associazione: un libero gruppo di giovani stelle di cui spettrale tipi di movimenti e posizioni nel cielo indicare un’origine comune

ammasso globulare: uno di circa 150 grandi, di forma sferica e ammassi stellari (ciascuna con centinaia di migliaia di stelle), che formano un sistema di cluster nel centro della nostra Galassia

aprire cluster: un relativamente sciolto cluster di stelle, contenente da poche decine a qualche migliaio di membri, che si trova nei bracci di spirale o il disco della nostra Galassia; a volte indicato come un ammasso galattico