Le stelle in sistemi binari come test dell'evoluzione stellare

L'oggetto di questa tesi è il confronto teoria-osservazione per stelle in sistemi binari staccati che permette sia di valutare l'affidabilità dei modelli di evoluzione stellare utilizzati, sia di determinare l'età ed altre caratteristiche non direttamente osservabili di queste stelle. In particolare risultano estremamente utili per i test evolutivi quei sistemi binari ad eclisse per i quali sono visibili entrambi gli spettri delle stelle (DLEB vale a dire double-lined eclipsing binaries) perché si possono ricavare le masse ed i raggi delle due componenti con notevole precisione (1-2%). Le stelle binarie che ho considerato per questo lavoro di tesi sono dunque binarie DLEB che hanno anche un'altra importante caratteristica, la separazione tra le loro componenti è tale che le stelle non interagiscono l'una con l'altra e dunque si può assimilare la loro evoluzione a quella di stelle singole (DDLEB cioè detached double-lined eclipsing binaries). Il lavoro da me svolto, è consistito nel costruire modelli evolutivi con il codice FRANEC nella versione ottimizzata ed aggiornata che include nuovi input fisici e nuovi modelli di atmosfera stellare e confrontarli, valutando in maniera quantitativa le incertezze teoriche ed osservative, con i dati osservativi presi dalla letteratura imponendo che le due stelle siano coeve entro le incertezze sull'età stimata. Tale assunzione, generalmente adottata in letteratura, deriva dall'ipotesi che le due stelle si siano originate dalla stessa nube di materia. Nella prima parte della tesi ho analizzato criticamente i dati osservativi disponibili in letteratura per le binarie di tipo DDLEB e li ho raccolti in un database facilmente consultabile che sarà reso disponibile in rete. Dopo aver definito opportuni criteri di scelta, ho selezionato dal database, da me costruito, alcuni sistemi binari le cui caratteristiche risultavano particolarmente interessanti ed adatte per effettuare dei test particolarmente stringenti. La selezione è avvenuta principalmente ricercando tra i sistemi binari del database, non solo quelle binarie i cui parametri assoluti (massa, raggio, gravità superficiale, temperatura efficace, luminosità) sono noti con la maggiore precisione (incertezze dell'ordine del 2% od inferiori in massa, raggio e temperatura efficace e dii circa il 10% nel logaritmo della luminosità) ma anche in base ad altri criteri che garantiscono un più efficace confronto teoria-osservazione (ad esempio assenza di fenomeni di tipo magnetico e di distorsioni della struttura stellare). Tra le binarie selezionate, mi sono concentrata su di un sistema binario che presentava proprietà e dati osservativi molto affidabili e che inoltre è stato studiato piuttosto accuratamente in letteratura, per cui poteva essere considerato un ottimo test sia per i nostri modelli evolutivi sia per il metodo adottato. Ovviamente questi confronti sono influenzati da una serie di incertezze che possono essere raggruppate in due grandi categorie: l'indeterminazione osservativa sulla composizione chimica (metallicità totale, abbondanza di elio) della stella e l'efficienza di alcuni meccanismi fisici ancora non noti con precisione, ovvero, la convezione negli esterni stellari, l'estensione dei nuclei convettivi centrali (overshooting) e la diffusione microscopica. I fenomeni possono portare nel calcolo delle isocrone e di conseguenza nella stima dell'età della binaria. In particolare l'abbondanza di elio, purtroppo, non determinabile spettroscopicamente, è risultata il parametro più critico per la riproduzione dei dati osservativi; dai risultati è emersa inoltre, un'indicazione per un basso valore dell'abbondanza di elio. Sono state trovate anche indicazioni per una metallicità corrispondente al limite superiore dei valori osservativi. Le stelle del sistema possiedono una massa al limite superiore per la presenza di un rilevabile inviluppo convettivo esterno. Variando nello specifico il parametro della mixing length si nota che i risultati sono molto sensibili quindi alle incertezze tuttora presenti nell'efficienza dei meccanismi convettivi superficiali. Ovviamente il valore di mixing length migliore è legato anche alla scelta degli altri parametri in particolare dell'assunzione dell'abbondanza di elio. Le stime delle età da me derivate sono state poi confrontate con quelle ricavate da altri autori che hanno analizzato lo stesso sistema binario ma con altri codici evolutivi e sono state interpretate alla luce delle differenze nei modelli utilizzati per il confronto. In conclusione, all'interno delle incertezze, si riesce ad ottenere con i parametri opportuni un'ottimo accordo teoria-osservazione che conferma l'affidabilità dei modelli evolutivi utilizzati

Secondary Electrons as an Energy Source for Life

13 páginas.-- 3 figuras.-- 3 tablas.-- 69 referenciasLife on Earth is found in a wide range of environments as long as the basic requirements of a liquid solvent, a nutrient source, and free energy are met. Previous hypotheses have speculated how extraterrestrial microbial life may function, among them that particle radiation might power living cells indirectly through radiolytic products. On Earth, so-called electrophilic organisms can harness electron flow from an extracellular cathode to build biomolecules. Here, we describe two hypothetical mechanisms, termed “direct electrophy” and “indirect electrophy” or “fluorosynthesis,” by which organisms could harness extracellular free electrons to synthesize organic matter, thus expanding the ensemble of potential habitats in which extraterrestrial organisms might be found in the Solar System and beyond. The first mechanism involves the direct flow of secondary electrons from particle radiation to a microbial cell to power the organism. The second involves the indirect utilization of impinging secondary electrons and a fluorescing molecule, either biotic or abiotic in origin, to drive photosynthesis. Both mechanisms involve the attenuation of an incoming particle's energy to create low-energy secondary electrons. The validity of the hypotheses is assessed through simple calculations showing the biomass density attainable from the energy supplied. Also discussed are potential survival strategies that could be used by organisms living in possible habitats with a plentiful supply of secondary electrons, such as near the surface of an icy moon. While we acknowledge that the only definitive test for the hypothesis is to collect specimens, we also describe experiments or terrestrial observations that could support or nullify the hypotheses.Peer reviewe