Materia Degenere: Fisica ed Applicazioni Astrofisiche

Nell'elaborato vengono affrontati argomenti che riguardano insiemi di particelle in numero finito ed arbitrariamente grande, caratterizzate ognuna da uno stato fisico costituito da un'energia, un'impulso e una posizione. Generalmente, questi sistemi sono considerati in fase aeriforme affinchè si trascurino le interazioni tra le loro componenti. Date queste premesse e soddisfatte alcune condizioni fisiche (densità, temperatura e popolazione dei livelli energetici) allora un gas può essere trattato nell'ambito della meccanica classica in quanto non degenere. Sarà in particolare discusso il gas perfetto, descrivendone l'equazione di stato e la distribuzione delle velocità delle particelle. In seguito, sono presentati gli effetti quanto-meccanici dati da proprietà delle particelle dei gas degeneri, come lo spin. Viene esposto come cambiano la pressione, le distribuzioni di energia e quantità di moto in caso di gas degeneri formati da elettroni. In seguito, viene dato spazio all'importanza della degenerazione nell'evoluzione di un semplice modello di stella. Più precisamente, viene spiegato come il gas di elettroni negli interni passa da perfetto a degenere e cosa questo implica nello sviluppo della struttura stellare. Viene poi costruito un diagramma per riconoscere lo stadio evolutivo di una stella e la presenza o meno di degenerazione nel suo nucleo. Segue poi una rassegna degli scenari che portano alla formazione di strutture sorrette dalla pressione di un gas degenere: le stelle di neutroni, le nane brune e bianche. Queste ultime saranno descritte iniziando dalla loro composizione chimica. Verrà evidenziato il ruolo del gas degenere per stabilire le masse possibili per una nana bianca, oltre che le modalità di trasporto interno di energia e il raffreddamento. Il destino finale delle nane bianche viene esposto mediante una descrizione delle Supernove Ia che tiene conto degli scenari di accrescimento della massa stellare.