Stelle binarie

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Quel cagnaccio del mio cane (canis sapiens sapiens) mi ha fatto presente che ci sono alcune cose sulla vita delle stelle che non ho trattato sufficientemente nei miei  post precedenti sul tema “il colore delle stelle“.
Le stelle binarie per esempio, le binarie X, e lo scontro tra stelle di neutroni.

In realtà ci sono molte altre cose che non ho trattato.
Cosa faccio? Racconto?
Ma sì.  Certo che racconto, la voglia di sapere va accontentata.

Sistemi binari
A suo tempo (molti anni fa)  non avevo dato troppa importanza ai sistemi binari. Cosa vuoi che siano, pensavo. Due stelle che si fanno compagnia. Magari giocano a girarsi intorno.

Un po’ di verità c’è in questo, ma le cose non stanno proprio così, anche per loro la vita non è per niente tranquilla.
E la loro fine può essere tragica.

Da dove comincio?
Dall’inizio ovviamente.

DoublesystarAlmeno il 50% delle stelle sono membri di sistemi binari.
Sorpresi vero?
Sono stelle vicine tra loro da essere legate dalla reciproca attrazione gravitazionale, e orbitano attorno ad un centro di massa comune.
In alcuni casi le stelle sono sufficientemente vicine da scambiarsi massa.

Quando ciò si verifica? – mi domanda prontamente il mio cane.

Calma. Per spiegarlo bene, caro Bleff (è il nome del mio cane), devo parlarti prima di una regione dello spazio che le circonda chiamata “Lobo di Roche”.
Niente paura. E’ semplice da capire.

lobo di rocheOgni stella è caratterizzata dal suo “Lobo di Roche”, una sfera che la avvolge (quella linea tratteggiata in figura), all’interno del quale la sua gravità “efficace” (ovvero nel sistema del centro di massa) è dominante.
Insomma è una regione che circonda ciascuna stella appartenente a un sistema binario, nella quale prevale il campo attrazionale della stella in essa contenuta.

Tali superfici dividono lo spazio in regioni dove il movimento della materia delle stelle è permesso da quelle in cui è proibito.

E’ facile intuire che in alcuni punti, detti punti di Lagrange, le forze gravitazionali si annullano. Di questi punti, il più significativo è quello dove la forza attrattiva della stella più massiccia è equilibrata dalla risultante della forza centrifuga e della forza attrattiva della secondaria.

Ora, puo’ succedere che se la stella più grande si espande sino a riempire il suo lobo di Roche, la sua materia può fluire verso l’altra stella, ed eventualmente abbandonare il sistema.
Il trasferimento di massa avviene attraverso il punto lagrangiano (l’unica porta “aperta”) quando la stella riempie il suo lobo di Roche.

Faccio un esempio per spiegarmi meglio.
Chiamo con (B) una stella di 5 M☉ (cinque volta la massa della Terra) e con (A) la sua compagna di massa 1 M☉.

sistema binario1La stella (B) si evolve più rapidamente per la sua massa maggiore.

sistema binario2B diventa una gigante rossa, riempiendo il suo Lobo di Roche. A riceve massa da B.

sistema binario3A si accresce a spese di B che diventa sempre meno massiccia.

sistema binario4La stella A è diventata un stella massiccia di sequenza principale con una compagna gigante di piccola massa più evoluta (vecchia), un’apparente contraddizione!

sistema binario5La stella A diventa una gigante e perde ora massa verso B che ormai è diventata una nana bianca.

Alla fine le binarie si riconducono sempre ad essere costituite da: una stella gigante che riempie il suo lobo di Roche ed una compagna più evoluta.

sistema binario6


Binarie X
Binarie XPoi amico mio – dico al mio paziente e fedele quadrupede – ci sono anche le binarie X.
Le binarie X sono sistemi binari composti da una stella normale e da un oggetto compatto come una stella di neutroni o buco nero (ma ce ne sono di altri tipi).

Si forma un disco di accrescimento molto caldo attorno all’oggetto compatto.
A seconda delle caratteristiche fisiche e geometriche del sistema il trasferimento ha luogo con diverse modalità alle quali sono associati diversi tipi di emissione di raggi X.

Le binarie X


Scontro tra stelle di neutroni
Ma nulla è al confronto allo scontro tra due stelle di neutroni – concludo dicendo al mio compagno di letture.
Come sappiamo le stelle di neutroni o pulsar (elettroni e protoni si fondono per formare neutroni), sono stelle molto piccole (20 0 30 km di diametro). Sono i resti di una supernova.
Di solito si attraggono reciprocamente orbitando l’una accanto all’altra distorcendo lo spazio tempo ed emettendo onde di energia.
Questo le fa rallentare e le fa ravvicinare sempre di più. Quando sono vicinissime ruotano  centinaia ed anche migliaia di volte al secondo.
Il finale è drammatico.

scontro stele neutroni2

Quando due stelle di neutroni si scontrano ruotano quasi alla velocità della luce.
Anche se la collisione finale avviene in una frazione infinitesimale di secondo, emetteranno più energia del nostro Sole nell’intero suo ciclo vitale.


Scontro Sole – Nana Bianca
Ora tanto per concludere l’argomento vediamo cosa succederebbe se una nana bianca entra in rotta di collisione con il nostro Sole.
Idea affascinante vero?
Bene.

Nana_Terra2

Sarebbe ovviamente un evento spaventoso.
Quando la nana bianca con la sua enorme massa si avvicina al Sole comincerebbe a distorcerla facendogli perdere la sua forma sferica. Si trasformerebbe come una specie di uovo.
Entrando a contatto la nana bianca provocherebbe una enorme onda d’urto liberando tanta energia da far esplodere il Sole.
Tuttavia il Sole si opporrebbe a tale evento, ma non può farcela, alla nana bianca basterà poco meno di un’ora per squarciare la nostra stella e annientarla.

Un evento del genere condannerebbe anche la Terra.
Perchè dico questo?

Alcuni dicono cha anche il nostro Sole ha una stella compagna. Forse proprio una nana bianca (anche se il mio cane è molto scettico).
Ma questa eventualità – caro Bleff – è remota perché questa nostra parte della Via Lattea è scarsamente popolata di nane bianche.


Informazioni su bruce

Ingegnere. Io sono responsabile di quello che dico, non di quello che capisci tu. (Massimo Troisi)
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3 risposte a Stelle binarie

  1. MARGHIAN ha detto:

    Terribile-la fine del Sole se una nana bianca gli si avvicina! Speriamo che non sia nei paraggi qualche nana nera. Dietro questa battuta c’e una domanda: Se una nana nera si trovasse, diciamo, ad un anno luce da noi, ce ne accorgeremmo? Credo che la cosa sia diversa da un buco nero, e *sicuramente e’ diversa, ma io intendo nel senso che magari da una nana nera esce qualcosa, radiazioni….e sarebbe possibile individuare un tale oggetto direttamente?

    Bellissimo il fenomeno descritto del “travaso” di materia da una stella che ha riempito il suo lobo di Roche all’altra, che a sua volta cresce..una clessidra, insomma.

    “Ruotano migliaia di volte al secondo”. La nozione la conosco, ma rimane-anche per chi lo sa- qualocsa da mozzare il fiato, ed impossibile anche da immaginare. Migliaia di volte al secondo…Ciao.

    Marghian

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