Come si fa a scoprire qual è la temperatura delle stelle?

di Saverio Spinelli – Continua il nostro Viaggio nel mondo delle onde elettromagnetiche. Per comprendere meglio come la lunghezza d’onda possa dare una precisa connotazione al tipo di radiazione e. m., parleremo un po’ di quell’unica porzione di spettro che noi siamo in grado di percepire direttamente ed in modo naturale,  senza cioè  l’ausilio di particolari dispositivi di rilevazione, cioè la luce visibile.

Ad ogni differente frequenza della radiazione elettromagnetica luminosa il nostro organo visivo  associa un diverso colore.

Con riferimento allo spettro elettromagnetico, la parte più bassa in frequenza (e quindi la più alta in termini di lunghezza d’onda) della banda del visibile corrisponde al rosso e la più alta al violetto,  corrispondenti rispettivamente alla lunghezza d’onda di 700 e di 400 nanometri; tra i due estremi  sono allocati tutti gli altri colori (Fig.5).

Fig. 5 banda del visibile nello spettro elettromagnetico

Come indicato in Fig. 5 le radiazioni con lunghezza d’onda immediatamente superiori al rosso rappresentano l’infrarosso mentre, le lunghezze d’onda più piccole del violetto corrispondono a quelle della radiazione ultravioletta, entrambe invisibili per l’uomo.

 Il fenomeno naturale che ci consente di visualizzare la luce visibile  scomposta  nelle sue varie componenti spettrali è l’arcobaleno (Fig. 6).

Fig. 6 un arcobaleno

Ritornando alla luce, per ogni tonalità cromatica si parla anche di una temperatura di riferimento:  la temperatura di colore.

Quest’ultima grandezza, da qualche tempo,  è di più quotidiana portata, in quanto utilizzata anche per identificare il colore della luce emessa dalla lampade utilizzate in casa e la si trova spesso indicata nelle scatole d’imballo.

E’ definita temperatura di colore quella temperatura a cui un corpo nero emanerebbe luce di quella determinata tonalità cromatica.

Il corpo nero è quell’oggetto teorico che assorbe ogni radiazione incidente, senza rifletterla e che non emette  radiazione propria (cioè in base alle proprie caratteristiche fisiche chimiche), ma solo in base alla sua temperatura.

Fig. 7, corrispondenza tra luce visibile e temperatura di colore

L’immagine in Fig. 7 dà la corrispondenza tra temperatura e colore  nello spettro della luce visibile.

Tanto per avere un’idea: la luce di una candela corrisponde ad una temperatura di colore di circa 1000°K, il  giallo chiaro delle vecchie lampade ad incandescenza  corrisponde ad una temperatura di circa 2800 °K, il giallo-bianco delle lampade alogene corrisponde ad una temperatura di colore di circa  3500 °K,  mentre la temperatura di una lampada a risparmio energetico a luce bianca è di circa  6/7000 °K), come la luce diffusa dal cielo coperto; infine il cielo azzurro corrisponde ad una temperatura di colore di 12.000 °K o più.

Fig.8 corrispondenza tra colore e temperatura delle stelle

Ecco chiarito come gli astronomi possano determinare la temperatura superficiale delle stelle, che vengono classificate secondo lo schema in Fig. 6 , in cui in basso è riportata la temperatura corrispondente, espressa  in gradi Kelvin (cioè °C + 273):

Come per la luce, anche per tutte le altre onde elettromagnetiche esiste una correlazione tra la lunghezza d’onda ed un parametro chiamato temperatura di emissione  (anche in tal caso la temperatura in parola è quella a cui bisognerebbe portare un corpo nero affinché questo sia in grado di emettere  una radiazione di quella determinata frequenza).

Fig. 9 Lo spettro elettromagnetico e la temperatura di emissione

Dallo schema in Fig. 9  (che non è altro che il diagramma dello spettro elettromagnetico già visto, ma con una informazione aggiuntiva, la temperatura di emissione)   si evince come un corpo a decine di milioni di °K emetta raggi X e come  a temperature  ancora più alte esso emetta radiazioni gamma. Alle onde radio sono invece associate temperature piuttosto basse, possiamo anche dire  che la produzione di onde radio è associabile a corpi freddi.

  1. Cosa sono le onde elettromagnetiche?
  2. Cos’è lo spettro elettromagnetico?
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