Astronomia

L'energia delle stelle

L'energia delle stelle

Le stelle emettono energia in diversi modi:

1. Sotto forma di fotoni di radiazione elettromagnetica privi di massa, dai raggi gamma più energici alle onde radio meno energiche (anche la materia fredda irradia i fotoni; più fredda è la materia, più deboli sono i fotoni). La luce visibile fa parte di questo tipo di radiazione.

2. Sotto forma di altre particelle senza massa, come neutrini e gravitoni.

3. Sotto forma di particelle cariche di alta energia, principalmente protoni, ma anche quantità minori di vari nuclei atomici e altri tipi di particelle. Sono i raggi cosmici.

Tutte queste particelle emesse (fotoni, neutrini, gravitoni, protoni, ecc.) Sono stabili fintanto che sono isolate nello spazio. Possono viaggiare miliardi di anni senza subire cambiamenti, almeno per quanto ne sappiamo.

Pertanto, tutte queste particelle irradiate sopravvivono finora (per quanto distanti) quando si scontrano con una qualche forma di materia che le assorbe. Nel caso dei fotoni, viene utilizzato quasi ogni tipo di materia. I protoni energetici sono già più difficili da arrestare e assorbire e neutrini ancora più difficili. Per quanto riguarda i gravitoni, finora si sa poco.

Supponiamo ora che l'universo consistesse solo di stelle poste in una configurazione invariabile. Qualsiasi particella emessa da una stella viaggerebbe attraverso lo spazio fino a quando non colpisce qualcosa (un'altra stella) e viene assorbita. Le particelle viaggerebbero da una stella all'altra e, dopo tutto, ognuna recupererebbe tutta l'energia che aveva irradiato. Sembra quindi che l'universo dovrebbe continuare immutabile per sempre.

Il fatto che non sia così è una conseguenza di tre cose:

1. L'universo non consiste solo di stelle, ma contiene anche una quantità significativa di materia fredda, dai grandi pianeti alla polvere interstellare. Quando questa materia fredda rallenta una particella, la assorbe ed emette in cambio meno particelle energetiche. Ciò significa che alla fine la temperatura della materia fredda aumenta con il tempo, mentre diminuisce il contenuto di energia delle stelle.

2. Alcune particelle (neutrini e gravitoni, per esempio) emesse dalle stelle e anche da altre forme di materia hanno una tendenza così piccola da essere assorbite da esse che da quando esiste l'universo solo una piccola percentuale di esse è stata assorbita . Il che equivale a dire che la frazione dell'energia totale delle stelle che sciama nello spazio sta aumentando e che il contenuto di energia delle stelle diminuisce.

3. L'universo si sta espandendo. Ogni anno lo spazio tra le galassie è maggiore, in modo che anche particelle assorbibili, come protoni e fotoni, possano viaggiare su distanze mediamente più lunghe prima di colpire la materia e di essere assorbite. Questo è un altro motivo per cui ogni anno l'energia assorbita dalle stelle è inferiore rispetto a quella emessa, perché ci vuole una quantità extra di energia per riempire quello spazio aggiuntivo, prodotto dall'espansione, con particelle di energia e fino ad allora non assorbito.

Quest'ultima ragione è sufficiente da sola. Finché l'universo continua ad espandersi, continuerà a raffreddarsi. Naturalmente, quando l'universo riprenderà a contrarsi (supponendo che lo faccia) la situazione sarà inversa e inizierà a riscaldarsi di nuovo.

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