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Stage2011 iasf-astrofisica spaziale
 

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    Stage2011 iasf-astrofisica spaziale Stage2011 iasf-astrofisica spaziale Presentation Transcript

    • Astrofisica Spaziale:i vari “colori” dell’Universo e come vederli Riccardo Campana, Ettore Del Monte, Yuri Evangelista, Sergio Fabiani, Fabio Muleri Gruppo di Astrofisica delle Alte Energie INAF/IASF-Roma
    • Il cielo secondo Van Gogh
    • Sommario1. La radiazione elettromagnetica e le sue bande2. L’universo nelle varie bande dello spettro elettromagnetico3. Fenomeni fisici nelle varie bande4. Come osservare il cielo “a colori”5. 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)6. Tecniche sperimentali dell’Astrofisica delle Alte Energie
    • La luce è un’onda elettromagneticaUn’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.
    • Non tutta la luce arriva a noi: l’atmosfera assorbe!ALTITUDINE
    • La Via Lattea in luce visibileGalassie
    • La Via Lattea nelle onde radioCentro Galattico (Sgr A*) Radio pulsarNuclei Galattici Attivi http://www.cv.nrao.edu/course/astr534/Tour.html
    • La Via Lattea nell’infrarossoGalassieRegioni di formazione stellare http://www.ipac.caltech.edu/Outreach/Gallery/IRAS/allsky.html
    • La Via Lattea nei raggi gamma Gamma pulsarNuclei Galattici Attivi Mappa del satellite italiano AGILE
    • Che cosa vediamo nelle varie bande? Alle varie bande dello spettro elettromagnetico corrispondono fenomeni fisici diversi e caratteristici.1. Nel radio e nelle microonde l’emissione è principalmente dovuta al movimento di elettroni e raggi cosmici lungo le linee del campo magnetico galattico.2. Nell’infrarosso domina l’emissione termica di polveri interstellari e delle regioni di formazione stellare.3. Nel visibile domina l’emissione delle stelle e delle galassie.4. 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.
    • L’astrofisica...semplificata
    • L’astrofisica delle Alte Energie• 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• L’ “universo violento”: l’emissione X e gamma nell’universo è associata alla morte delle stelle ed a fortissimi campi gravitazionali e magnetici• Il nostro gruppo si occupa della costruzione di strumenti per “vedere” i raggi X e gamma provenienti dall’universo• Questi strumenti vengono posti a bordo di satelliti orbitanti
    • Lo “zoo” ad alte energie Tra gli oggetti celesti che emettono raggi X e raggi gamma, ricordiamo: ➡ Le nane bianche ➡ Le stelle di neutroni ➡ I buchi neri ➡ I Gamma Ray Bursts Spesso questi oggetti sono sistemi binari in cui vi è trasferimento di materia da una stella all’altra, mediante un disco di accrescimento.
    • Nane bianche • Massa: circa 1 MSole (2*1030 kg) Sirio • Raggio: circa 1 RTerra (6371 km) • Progenitore: collasso gravitazionale del nucleo di stelle medio-piccole (circa 1 MSole) • Si trovano spesso in sistemi binari conSirio B stelle normali (non collassate) • Emissione: termica (nel visibile), da disco di accrescimento (nei raggi X)
    • Stelle di neutroni • Massa: circa 1.4 MSole (3*1030 kg) • Raggio: circa 10 km • Progenitore: collasso gravitazionale del nucleo di stelle massicce dopo l’esplosione di Supernova • Emissione: pulsar (radio, gamma, ottico), accrescimento (raggi X) •Dotate di fortissimi campi magnetici • Si trovano isolate o in sistemi binari La pulsar della Nebulosa Granchio (prossimamente su questi schermi)
    • Buchi neri (galattici) • Massa: da 1.4 MSole (3*1030 kg) a 10 MSole (2*1031 kg) • Raggio: circa 3 – 30 km • Progenitore: collasso gravitazionale del nucleo di stelle molto massicce dopo l’esplosione di Supernova • Emissione: getti (radio, gamma, ottico), accrescimento (raggi X) • Sono visibili solo se si trovano in sistemi binari, attraverso l’emissione del disco di accrescimento
    • Nuclei galattici attivi • Massa: buchi neri da 106 MSole (2*1036 kg) fino a 108 MSole (2*1038 kg) • Progenitore: possibile fusione di un buco nero centrale con altre stelle • Emissione: tutto lo spettro! Getti (radio, gamma, ottico), accrescimento (IR, ottico, UV, raggi X) • Probabilmente tutte le galassie hanno attraversato una fase attiva.
    • Gamma-ray Bursts • Scoperti negli anni ‘60 cercando test nucleari nell’atmosfera • Lampi brevi (0.1 s – 100 s) e molto intensi di raggi X e gamma • Circa 1 – 3 al giorno da tutte le direzioni in cielo • Progenitore: collasso di stelle supermassive, fusione di sistemi binari (buchi neri, stelle di neutroni)
    • L’accrescimento
    • L’accrescimento
    • Come nasce una binaria?
    • Come nasce una binaria?
    • La Nebulosa Granchio
    • La Nebulosa Granchio
    • Come osservare l’universo nelle varie bande?A varie bande dello spettro elettromagnetico corrispondono diversetecniche osservative, da Terra o dallo spazio.Ciascuna banda ha le sue peculiarità e le sue difficoltà.➡Nel radio e nelle microonde si usano antenne e radiotelescopi➡Nell’infrarosso, visibile e ultravioletto si usano telescopi, rifrattori o Textriflettori➡Nell’X e nel gamma si usano ottiche ad incidenza radente, mascherecodificate e tracciatori di particelle.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)
    • Radiotelescopi
    • Telescopi ottici
    • Ottiche ad incidenza radente per raggi X
    • Pensate ad una carriera in astrofisica? Non ti preoccupare, Il disastro è io ho una laurea e un cominciato quando dottorato di ricerca... ho lasciato la scuola...
    • Backup slides
    • L’Universo emette microonde! Satellite WMAP La Radiazione di Fondo Cosmico corrisponde a quella di un corpo nero ad unatemperatura T = 2.725 K (-270 gradi). Blu e rosso, nella figura, indicano variazioni di 0.0002 gradi rispetto alla media.