Fred Hoyle e Martin Schwarzschild
Regno Unito - Germania/USA
Premio Balzan 1994 per l'astrofisica (evoluzione delle stelle)
Per i loro contributi innovativi alla teoria dell’evoluzione stellare, che sono alla base del moderno sviluppo in questo campo.

Tra i contributi più importanti di Fred Hoyle (*1915 - †2001) ricordiamo la dimostrazione che tutti gli elementi, a partire dal carbonio sino a quelli più pesanti, possono essere prodotti da reazioni nucleari nelle stelle. Egli gettò la base di questo lavoro nel 1946, quando ancora si riteneva che tutti gli elementi fossero stati prodotti alla creazione dell’Universo. Nel 1954 previde lo stato eccitato del nucleo di carbonio (che fu successivamente confermato). L’esistenza dello stato eccitato era necessaria se il carbonio prodotto dall’elio non veniva immediatamente trasformato in ossigeno, cosa che avrebbe reso impossibile la vita nell’ Universo. Nel suo articolo classico assieme a E.M. Burbidge, G.R. Burbidge e W.A. Fowler del 1957, Hoyle identificò tutte le reazioni nucleari più importanti e indicò le fasi nell’evoluzione stellare in cui sarebbero avvenute. Più tardi, con Fowler, aprì la strada all’indagine sul come l’evoluzione di una stella avrebbe portato ad un’esplosione di Supernova, che rappresenta il meccanismo principale attraverso il quale materiale altamente elaborato si trasforma nuovamente in mezzi interstellari. Hoyle e Fowler dimostrarono inoltre che da un confronto tra la produzione teorica di elementi altamente radioattivi e la loro osservazione si poteva arrivare al calcolo dell’età della nostra Galassia. Hoyle riconobbe pure che la produzione di tutto l’elio osservato non poteva attribuirsi solo alle stelle e dimostrò, assieme a Tayler e a Wagoner e Fowler, che produzione di elio doveva essere già avvenuta nell’Universo primitivo.

Altri lavori di Sir Fred Hoyle sull’evoluzione stellare comprendono studi sull’accrescimento di materia interstellare dalle stelle. Benché oggi si riconosca che l’accrescimento non è di primaria importanza in stelle normali, i pensieri esposti in questi articoli sono presenti tuttora in modo rilevante in studi di vario genere che riguardano i dischi d’accrescimento. Inoltre preannunciò, assieme a Lyttleton, che nelle stelle giganti rosse vi è una discontinuità di composizione chimica fra il nocciolo centrale e il mantello esterno. Questo potrebbe spiegare i grandi raggi di queste stelle.
L’articolo più importante di Hoyle sull’evoluzione stellare è quello scritto assieme a Martin Schwarzschild, riguardante l’evoluzione di stelle comuni di piccola massa in giganti molto luminose. Questo è diventato uno studio chiave per la comprensione dei processi fisici nell’evoluzione stellare.
Assieme a Hazelgrove dimostrò inoltre che le età degli ammassi stellari potevano essere dedotte da uno studio dell’evoluzione della gigante rossa, ed arrivò ad una stima dell’età della Galassia confrontabile con quella da lui stesso dedotta da misure di radioattività. Infine aprì la strada, assieme a Fowler, allo studio dell’evoluzione di stelle estremamente massicce nelle quali l’energia deriva dalla gravitazione, studio che è alla base di tutti i successivi modelli di nuclei galattici attivi.

L’opera di Hoyle, che nel suo insieme va ben oltre i campi della nucleosintesi e dell’evoluzione stellare, è stata caratterizzata da un alto grado di immaginazione e originalità. A quest’ultima si sono aggiunte un’ approfondita conoscenza della fisica e un ‘eccellente abilità matematica. Il suo lavoro ha avuto grande influenza sullo sviluppo dell’astrofisica nella seconda metà del ventesimo secolo.


I maggiori contributi forniti da Martin Schwarzschild (*1912 - †1997) alla struttura e all’evoluzione delle stelle riguardano la struttura di stelle giganti così come le proprietà degli strati superficiali delle stelle in cui è importante il trasporto radiale della materia. Il suo lavoro teorico è stato perfezionato con l’osservazione sperimentale delle stelle e del Sole. Particolarmente autorevole è il suo libro Structure and Evolution of the Stars del 1958.

I suoi primi lavori su modelli inomogenei per la struttura di stelle giganti, assieme a Li Hen e Oke, andavano di pari passo con quelli di Hoyle e dei suoi collaboratori. Una svolta importante si ebbe con un articolo che Martin Schwarzschild pubblicò assieme a Sandage e che trattava della prima evoluzione esplicitamente tempo-dipendente di una stella con un nucleo esaurito di idrogeno, dalla “sequenza principale” di stati di equilibrio in cui brucia idrogeno, alla sequenza di stelle giganti. Si arrivò al massimo livello di questa serie di lavori con l’importante articolo pubblicato con Hoyle, nel quale viene spiegato l’evolversi di tutta la sequenza gigante come una serie di stati d’equilibrio e che ha fornito rilevanti dati per la struttura in “ramo orizzontale” di stelle blu in ammassi globulari.

Con Härm, Schwarzschild portò avanti un primo dibattito sulla successiva evoluzione di stelle di piccola massa, in particolare rilevando le instabilità termiche, sino allo stadio in cui la perdita di massa le trasferisce a quello di una nebulosa planetaria - una stella circondata da un alone incandescente di gas. Schwarzschild aprì la strada all’uso di telescopi sorretti da palloni per una visione precisa dei sistemi solari, dei pianeti e degli astri. Innalzando il telescopio di oltre 25.000 metri al di sopra della maggior parte dell’atmosfera terrestre fluttuante, egli ottenne degli ottimi risultati sulle strutture della superficie solare e poté, perciò, fornire i presupposti per i modelli del Sole e di altri astri di piccola massa. Gli studi sperimentali condotti insieme a Barbara Schwarzschild permisero di scoprire differenze nella composizione chimica delle stelle che si muovono ad alta o bassa velocità nella Via Lattea, fornendo così indizi molto importanti per gli studi di Hoyle sulla nucleosintesi.

Il lavoro di Martin Schwarzschild sull’evoluzione delle stelle richiese acume fisico, abilità matematica, immaginazione e precisione nei particolari. Era competente nell’uso del computer elettronico che nella metà degli anni 50 aveva raggiunto un livello di sviluppo tale da poter essere utilizzato efficacemente per soddisfare le esigenze in campo astrofisico. La maestria di Schwarzschild nell’ utilizzo del computer quale strumento di ricerca ha portato considerevoli benefici sia nel lavoro appena citato sia nelle opere successive. La ricerca di Schwarzschild abbraccia molti campi in astronomia e astrofisica. I suoi contributi alla dinamica galattica. studio al quale ha dedicato gli ultimi vent’anni, sono fondamentali quanto quelli apportati all’evoluzione stellare.
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