Stelle di popolazione III nel contesto dell'evoluzione stellare

This work aims to provide a complete overview of primordial Population III stars. Starting from a brief description of their formation in Cold Dark Matter minihalos through different fragmentation processes, particular attention will then be devoted to the analysis of their peculiar characteristics and to how the absence of metallicity (Z = 0) influences their evolution compared to Population I and Population II stars, especially in the mechanisms of mass loss. Finally, the impact that these stars have on their stellar surroundings at the end of their life cycles will be analyzed. In Chapter 1 an introduction to the subject of the thesis is given. Metallicity is defined, stars are classified according to it, and the formation of stars in environments with Z = 0 is briefly explained. In Chapter 2 the physical principles governing stellar structure and evolution are described, with particular attention to nuclear burning mechanisms and mass loss, which are relevant for the continuation of the discussion. Subsequently, in Chapter 3, a general overview of the evolution of intermediate and high-mass stars is offered, from the main sequence phase to their advanced stages. In Chapter 4, with the support of the works of Marigo et al. (2001) and Klessen and Glover (2023), the differences concerning the evolution of intermediate and high-mass Population III stars are analyzed in detail, up to their final fates. Finally, in Chapter 5, the impact that these massive stars have on their surroundings at the end of their life cycles is described, through a brief discussion of the physical processes that occur. In the writing of this thesis, in particular of Chapters 1, 2 and 3, the main resource used with reference to stellar structure and evolution is Stellar Structure and Evolution Lecture Notes (Pols, 2011).

Questo elaborato ha lo scopo di fornire una panoramica completa riguardo le stelle primordiali di Pop III. A partire da una breve descrizione della loro formazione nei minihalo di Cold Dark Matter tramite i differenti processi di frammentazione, particolare interesse verrà poi riposto nell’analisi delle loro caratteristiche peculiari e di come l’assenza di metallicità (Z = 0) influenzi la loro evoluzione rispetto alle stelle di Pop I e Pop II, specialmente nei meccanismi di perdita di massa. Infine si analizzerà l’impatto che queste hanno nei dintorni stellari al termine del loro ciclo di vita. Nel capitolo 1 viene data un’introduzione all’argomento di tesi. Viene definita la metallicità, classificate le stelle in base a essa e viene spiegato come si formano le stelle in ambienti a Z = 0. Nel capitolo 2 vengono descritti i principi fisici che regolano la struttura e l’evoluzione delle stelle, con particolare attenzione rivolta ai meccanismi di bruciamento nucleare e alla perdita di massa, argomenti rilevanti nel proseguo della trattazione. Successivamente, nel capitolo 3, viene offerta una panoramica generale di quella che è l’evoluzione generale delle stelle di massa intermedia ed elevata, dalla fase di sequenza principale fino ai loro stadi avanzati. Nel capitolo 4 sono analizzate nel dettaglio, tramite l’ausilio dei lavori compiuti da Marigo et al. (2001) e Klessen and Glover (2023), le differenze relative alle stelle di Popolazione III di massa intermedia ed elevata nella loro evoluzione, fino ai destini finali di queste ultime. Infine, nel capitolo 5, è descritto l’impatto che queste stelle massicce hanno nei loro dintorni al termine del loro ciclo di vita, tramite una breve disamina dei processi fisici che si verificano. Nella stesura di questa tesi, in particolare dei capitoli 1, 2, e 3, la principale risorsa utilizzata in riferimento alla struttura ed evoluzione stellare è “Stellar Structure and Evolution Lecture Notes” (Pols, 2011).