Astrofisica Spaziale: i vari “colori” dell’Universo e come vederli Riccardo Campana, Ettore Del Monte,  Yuri Evangelista, ...
Il cielo secondo Van Gogh
Sommario <ul><li>La radiazione elettromagnetica e le sue bande </li></ul><ul><li>L’universo nelle varie bande dello spettr...
Un’onda EM è composta da un campo elettrico e da un campo magnetico oscillanti, perpendicolari tra loro e alla direzione d...
 
Non tutta la luce arriva a noi: l’atmosfera assorbe! ALTITUDINE
La Via Lattea in luce visibile Galassie
La Via Lattea nelle onde radio http://www.cv.nrao.edu/course/astr534/Tour.html Centro Galattico (Sgr A*) Radio pulsar Nucl...
La Via Lattea nell’infrarosso http://www.ipac.caltech.edu/Outreach/Gallery/IRAS/allsky.html Regioni di formazione stellare...
La Via Lattea nei raggi gamma Mappa del satellite italiano AGILE Gamma pulsar Nuclei Galattici Attivi
L’Universo emette microonde! La Radiazione di Fondo Cosmico corrisponde a quella di un  corpo nero  ad una temperatura T =...
La Nebulosa Granchio
Che cosa vediamo nelle varie bande? <ul><li>Alle varie bande dello spettro elettromagnetico corrispondono fenomeni fisici ...
 
Come osservare l’universo nelle varie bande? <ul><li>A varie bande dello spettro elettromagnetico corrispondono diverse te...
Radiotelescopi
Telescopi ottici
Ottiche ad incidenza radente per raggi X
<ul><li>Per “alte energie” si intende la zona dello spettro EM caratterizzata da piccole lunghezze d’onda e quindi grandi ...
 
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<ul><li>Massa:  buchi neri da 10 6  M Sole  (2*10 36  kg) fino a 10 8  M Sole  (2*10 38  kg); </li></ul><ul><li>Progenitor...
<ul><li>Scoperti negli anni ‘60 cercando test nucleari nell’atmosfera; </li></ul><ul><li>Lampi brevi (0.1 s – 100 s) e mol...
Il disastro è cominciato quando ho lasciato la scuola... Non ti preoccupare, io ho una laurea e un dottorato di ricerca......
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Stage astrofisica 2010- 12. I colori dell'Universo - Gruppo Fisica Alte Energie

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Stage di astrofisica IASF/IFSI, 3° Edizione
Giorno 4- Lezione 12: Astrofisica delle Alte Energie, i colori dell'Universo e i vari modi per vederli

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Stage astrofisica 2010- 12. I colori dell'Universo - Gruppo Fisica Alte Energie

  1. 1. Astrofisica Spaziale: i vari “colori” dell’Universo e come vederli Riccardo Campana, Ettore Del Monte, Yuri Evangelista, Fabio Muleri Gruppo di Astrofisica delle Alte Energie INAF IASF Roma
  2. 2. Il cielo secondo Van Gogh
  3. 3. Sommario <ul><li>La radiazione elettromagnetica e le sue bande </li></ul><ul><li>L’universo nelle varie bande dello spettro elettromagnetico </li></ul><ul><li>Fenomeni fisici nelle varie bande </li></ul><ul><li>Come osservare il cielo nelle varie bande </li></ul><ul><li>L’Astrofisica delle Alte Energie: l’universo nei raggi X e gamma (nane bianche, stelle di neutroni, buchi neri, nuclei galattici attivi, gamma-ray bursts) </li></ul><ul><li>Tecniche sperimentali dell’Astrofisica delle Alte Energie </li></ul>
  4. 4. Un’onda EM è composta da un campo elettrico e da un campo magnetico oscillanti, perpendicolari tra loro e alla direzione di propagazione La distanza tra due creste successive è la lunghezza d’onda La luce è un’onda elettromagnetica
  5. 6. Non tutta la luce arriva a noi: l’atmosfera assorbe! ALTITUDINE
  6. 7. La Via Lattea in luce visibile Galassie
  7. 8. La Via Lattea nelle onde radio http://www.cv.nrao.edu/course/astr534/Tour.html Centro Galattico (Sgr A*) Radio pulsar Nuclei Galattici Attivi
  8. 9. La Via Lattea nell’infrarosso http://www.ipac.caltech.edu/Outreach/Gallery/IRAS/allsky.html Regioni di formazione stellare Galassie
  9. 10. La Via Lattea nei raggi gamma Mappa del satellite italiano AGILE Gamma pulsar Nuclei Galattici Attivi
  10. 11. L’Universo emette microonde! La Radiazione di Fondo Cosmico corrisponde a quella di un corpo nero ad una temperatura T = 2.725 K (-270 gradi). Blu e rosso, nella figura, indicano variazioni di 0.0002 gradi rispetto alla media. Satellite WMAP
  11. 12. La Nebulosa Granchio
  12. 13. Che cosa vediamo nelle varie bande? <ul><li>Alle varie bande dello spettro elettromagnetico corrispondono fenomeni fisici diversi e caratteristici. </li></ul><ul><li>Nel radio e nelle microonde l’emissione è principalmente dovuta al movimento di elettroni e raggi cosmici lungo le linee del campo magnetico galattico. </li></ul><ul><li>Nell’ infrarosso domina l’emissione termica di polveri interstellari e delle regioni di formazione stellare. </li></ul><ul><li>Nel visibile domina l’emissione delle stelle e delle galassie. </li></ul><ul><li>Nei raggi X e gamma vediamo l’Universo Violento: fenomeni associati alla morte delle stelle, all’accelerazione di particelle ad altissima energia, all’accrescimento di materia su stelle di neutroni e buchi neri. </li></ul>
  13. 15. Come osservare l’universo nelle varie bande? <ul><li>A varie bande dello spettro elettromagnetico corrispondono diverse tecniche osservative, da Terra o dallo spazio. </li></ul><ul><li>Ciascuna banda ha le sue peculiarità e le sue difficoltà. </li></ul><ul><li>Nel radio e nelle microonde si usano antenne e radiotelescopi </li></ul><ul><li>Nell’infrarosso, visibile e ultravioletto si usano telescopi , rifrattori o riflettori </li></ul><ul><li>Nell’X e nel gamma si usano ottiche ad incidenza radente , maschere codificate e tracciatori di particelle. </li></ul><ul><li>In generale: radio, vicino infrarosso e visibile sono osservabili da terra, per le altre bande bisogna andare nello spazio (p.e. a bordo di satelliti) </li></ul>
  14. 16. Radiotelescopi
  15. 17. Telescopi ottici
  16. 18. Ottiche ad incidenza radente per raggi X
  17. 19. <ul><li>Per “alte energie” si intende la zona dello spettro EM caratterizzata da piccole lunghezze d’onda e quindi grandi frequenze ed energie: raggi X e raggi gamma </li></ul><ul><li>L’ “universo violento”: l’emissione X e gamma nell’universo è associata alla morte delle stelle ed a fortissimi campi gravitazionali e magnetici </li></ul><ul><li>Il nostro gruppo si occupa della costruzione di strumenti per “vedere” i raggi X e gamma provenienti dall’universo </li></ul><ul><li>Questi strumenti vengono posti a bordo di satelliti orbitanti </li></ul>L’astrofisica delle Alte Energie
  18. 21. <ul><li>Tra gli oggetti celesti che emettono raggi X e raggi gamma, ricordiamo: </li></ul><ul><li>Le nane bianche </li></ul><ul><li>Le stelle di neutroni </li></ul><ul><li>I buchi neri </li></ul><ul><li>I Gamma Ray Burst </li></ul>Lo “zoo” ad alte energie
  19. 22. <ul><li>Massa: circa 1 M Sole (2*10 30 kg); </li></ul><ul><li>Raggio: circa 1 R Terra (6371 km); </li></ul><ul><li>Progenitore: collasso gravitazionale del nucleo di stelle medio-piccole (circa 1 M Sole ); </li></ul><ul><li>Si trovano spesso in sistemi binari con stelle normali (non collassate); </li></ul><ul><li>Emissione: termica (nel visibile), da disco di accrescimento (nei raggi X); </li></ul>Sirio Sirio B Nane bianche
  20. 23. <ul><li>Massa: circa 1.4 M Sole (3*10 30 kg); </li></ul><ul><li>Raggio: circa 10 km; </li></ul><ul><li>Progenitore: collasso gravitazionale del nucleo di stelle massicce dopo l’esplosione di Supernova; </li></ul><ul><li>Emissione: pulsar (radio, gamma, ottico), accrescimento (raggi X); </li></ul><ul><li>Dotate di fortissimi campi magnetici </li></ul><ul><li>Si trovano isolate o in sistemi binari </li></ul>La pulsar della Nebulosa Granchio Stelle di neutroni
  21. 24. <ul><li>Massa: da 1.4 M Sole (3*10 30 kg) a 10 M Sole (2*10 31 kg); </li></ul><ul><li>Raggio: circa 3 – 30 km; </li></ul><ul><li>Progenitore: collasso gravitazionale del nucleo di stelle molto massicce dopo l’esplosione di Supernova; </li></ul><ul><li>Emissione: getti (radio, gamma, ottico), accrescimento (raggi X); </li></ul><ul><li>Sono visibili solo se si trovano in sistemi binari, attraverso l’emissione del disco di accrescimento </li></ul>Buchi neri (galattici)
  22. 25. <ul><li>Massa: buchi neri da 10 6 M Sole (2*10 36 kg) fino a 10 8 M Sole (2*10 38 kg); </li></ul><ul><li>Progenitore: possibile fusione di un buco nero centrale con altre stelle; </li></ul><ul><li>Emissione: tutto lo spettro! Getti (radio, gamma, ottico), accrescimento (IR, ottico, UV, raggi X); </li></ul><ul><li>Probabilmente tutte le galassie hanno attraversato una fase attiva. </li></ul>Nuclei galattici attivi
  23. 26. <ul><li>Scoperti negli anni ‘60 cercando test nucleari nell’atmosfera; </li></ul><ul><li>Lampi brevi (0.1 s – 100 s) e molto intensi di raggi X e gamma; </li></ul><ul><li>Circa 1 – 3 al giorno da tutte le direzioni in Cielo; </li></ul><ul><li>Progenitore: collasso di stelle supermassive, fusione di sistemi binari (buchi neri, stelle di neutroni); </li></ul>Gamma-ray Bursts
  24. 27. Il disastro è cominciato quando ho lasciato la scuola... Non ti preoccupare, io ho una laurea e un dottorato di ricerca... Pensate ad una carriera in astrofisica?

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