Metallicità

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In astronomia, la metallicità di un oggetto è la quantità adimensionale indicante la frazione in massa di elementi materia diversi da idrogeno o elio. Tutti gli elementi più pesanti sono definiti in astronomia metalli.

Metallicità, popolazioni stellari ed età[modifica | modifica wikitesto]

La metallicità di un oggetto può fornire indicazioni sulla sua età. Secondo le attuali teorie cosmologiche, quando l'universo si formò, era composto quasi completamente da idrogeno ed elio, e così le stelle più vecchie (cosiddette di popolazione II) hanno metallicità molto basse. Crescendo l'età dell'universo cresce anche il contenuto di metalli, a causa della nucleosintesi stellare e dell'arricchimento di metalli che il mezzo interstellare subisce attraverso le nebulose planetarie e le supernovae.

Definizione operativa e misura della metallicità[modifica | modifica wikitesto]

La metallicità del Sole è circa 1.6% della massa.

Per le altre stelle della galassia, la metallicità è espressa come [Fe/H], che rappresenta il logaritmo del rapporto dell'abbondanza di ferro della stella rispetto a quella del Sole. La metallicità di una stella si misura dallo spettro di assorbimento degli elementi contenuti nell'atmosfera stellare. Esistono vari formalismi matematici per esprimere la metallicità:

  • La metallicità in funzione della massa
X --> Funzione della massa di H
Y --> Funzione della massa di He
Z --> Funzione della massa dei "metalli"
Dove si verifica che: X + Y + Z = 1
Composizione primordiale : X=0.76 Y=0.24 Z=0.00
Composizione solare: X=0.70 Y=0.28 Z=0.02


Si noti che la metallicità si può anche esprimere in funzione del numero di atomi, nel quale caso si ottengono valori maggiori per l'idrogeno e minori per l'elio e i metalli.
  • Indice di metallicità
Di solito il valore della metallicità si ottiene utilizzando come misura primaria l'abbondanza di elementi metallici del Sole. Tale misura non è di carattere assoluta ma relativa. Le linee di assorbimento che si osservano sono quelle dell'idrogeno e del ferro. La metallicità del Sole è di un 1,6% della massa. L'indice di metallicità si ottiene dal rapporto Fe/H che rappresenta il logaritmo del quoziente tra l'abbondanza di metalli nella stella e l'abbondanza solare. Questa è la sua formula:
 [{\rm Fe}/{\rm H}] = \log{\left(\frac{\rm ab\,Fe}{\rm ab\,H}\right)_{*}} - \log{\left(\frac{\rm ab\,Fe}{\rm ab\,H}\right)_{\rm Sol}}
dove ab è il valore dell'abbondanza di ferro (Fe) o idrogeno (H) a seconda del caso.

L'indice di metallicità del Sole sarà  [Fe/H] = 0. Gli oggetti con meno metalli del Sole possiedono un indice di metallicità negativo mentre gli altri oggetti ricchi in metalli possiedono un indice positivo. Poiché la scala è logaritmica, una metallicità di "-1" equivale a una abbondanza dieci volte minore a quella del Sole e un indice di valore "+1" corrisponde ad una abbondanza dieci volte maggiore.

Metallicità nella Via Lattea e nelle altre galassie[modifica | modifica wikitesto]

Nella galassia, la metallicità è più alta nel centro e più bassa all'esterno. Questo perché verso il centro della galassia ci sono molte più stelle, e durante la propria esistenza più metalli sono ritornati al mezzo interstellare.
In modo simile, le galassie più grandi tendono ad avere metallicità più alte. Nel caso delle Nubi di Magellano, due piccole galassie irregolari che orbitano attorno alla Via Lattea, la Grande Nube di Magellano ha una metallicità di circa il 40% del valore galattico, mentre la Piccola Nube di Magellano ha una metallicità approssimativa del 10%.