astrofisica-altenergie - INAF

GRUPPO DI
ASTROFISICA DELLE
ALTE ENERGIE
Istituto di Astrofisica Spaziale
e Fisica Cosmica
Roma
Onda elettromagnetica
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
Oltre il visibile
• La luce visibile è solo una piccola banda dello spettro
elettromagnetico
• Ma gli oggetti nell’Universo emettono anche radiazione a
lunghezze d’onda diverse da quelle della luce visibile!
• Studiare questa radiazione “invisibile” apre una nuova
“finestra” sulle proprietà dei corpi celesti
• A varie bande dello spettro EM corrispondono processi fisici
e oggetti diversi
• Ma bisogna andare nello spazio...l’atmosfera è opaca per la
maggior parte delle lunghezze d’onda
La Nebulosa Granchio
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 Burst
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);
Sirio B
• Si trovano spesso in sistemi binari
con 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,
visibile), accrescimento (raggi X);
•Dotate di fortissimi campi magnetici
• Si trovano isolate o in sistemi binari
La pulsar della
Nebulosa Granchio
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,
visibile), accrescimento (raggi X);
• Sono visibili solo se si trovano in
sistemi binari, attraverso l’emissione
del disco di accrescimento
Nuclei Galattici Attivi (AGN)
• 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, visibile), accrescimento
(IR, ottico, UV, raggi X);
• Probabilmente tutte le galassie hanno
attraversato una fase attiva.
Gamma Ray Burst
• 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);
La polarizzazione
• Una onda EM è composta da un campo elettrico e da un
campo magnetico oscillanti
• La direzione di oscillazione del campo elettrico
definisce la “polarizzazione” dell’onda
• Alcuni materiali hanno la proprietà di far passare solo
alcune direzioni di polarizzazione ben precise (p.e.:
polaroid)
• Lo studio della polarizzazione della luce proveniente
dagli oggetti celesti ci dà ulteriori informazioni sulle
loro proprietà
Visita ai laboratori Alte Energie
• AGILE: il satellite italiano per
Astronomia X e Gamma
• Polarimetro X: uno strumento unico al
mondo per lo studio della polarizzazione
nei raggi X
Pensate ad una carriera in astrofisica?
Il disastro è
cominciato quando
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scuola...
Non ti preoccupare, io
ho una laurea e un
dottorato di ricerca...