Come muore una stella
Stelle di neutroni, pulsar, buchi neri ed onde
gravitazionali.
Dimensioni
I vari tipi di luce
•
•
•
La radiazione elettromagnetica trasporta l’informazione
sui fenomeni celesti
lunghezza d’onda corta → radiazione energetica
L’atmosfera ci protegge dalla radiazione X e Gamma,
molto pericolosa per la vita: bisogna andare nello
spazio !
La galassia sotto diverse luci
Orione ai raggi X
Stelle di tante taglie
• I colori riflettono la temperatura: blu caldo,
rosso più freddo
Nell’ottico con il telescopio
spaziale
Stella
Orbita terrestre
Orbita di Giove
Perche’ le stelle brillano?
Una fine fragorosa per le stelle
già grandi: supernova !
Esplosione
Sn 1987A dopo 20 anni
Una supernova brilla quanto un
miliardo di stelle e si lascia
dietro delle nubi in espansione.
Resti di supernova
Nebulosa del granchio (1000 anni)
Cygnus loop (5000 anni)
Cosa resta del nucleo?
• Elettroni e protoni si fondono e originano neutroni
• Stelle di neutroni: 1-2 Soli in un raggio di 10 km !
• Tutto il genere umano in 1 cm3
La struttura interna
•
1% della massa, elettroni si
fondono con i protoni a
formare un fluido di
neutroni
•
99% della massa, non
abbiamo esperienza diretta
di queste condizioni e
usiamo le stelle di neutroni
come laboratorio
Una enorme dinamo
•
La rotazione di un
intenso campo
magnetico genera forti
correnti
•
Gli elettroni accelerano,
curvano e si scontrano
dando origine a
radiazione di tutte le
energie fortemente
direzionata.
Le pulsar: fari nello spazio
Dalle Onde radio ai raggi gamma
Green Bank radio telescope
Fermi gamma ray
observatory
L’ emissione pulsata (Crab)
Le nebulose attorno alle
pulsar
La nebulosa sel granchio
Raggi X
Ottico
Pulsar in sistemi stellari doppi
Le stelle stanno in coppia
Pulsar X con stelle massicce
Una binaria X di piccola massa
Le pulsar: anche cannibali
Raggi X
XMM-Newton
INTEGRAL
Romanovaetal.(2005)
Liietal.(2014)
Un’imbuto con molti schizzi
che ancora non capiamo bene
La vita delle pulsars
The baby:
Crab
1000 yo
Harding A.K., Lai D. 2006
Magnetars
Recycled pulsars
B 6.4 10
P
τ=
2 P
19
PP [G]
28
La scoperta della prima pulsar trasformista
• Subito richiesto ed
ottenuto osservazioni
con Swift, XMM-Newton,
Chandra,INTEGRAL,
ATCA, altri consultarono
l’archivio HST
• Scoperta nell’analisi di
routine dei dati
INTEGRAL
• Localizzata
nell’ammasso
globulare M 28
29
I numeri di un’identificazione
radio
In
let
te
ra
tu
r
a
raggi X
Una pulsar trasformista
Buchi neri ed onde
gravitazionali
Cent’anni di relatività
•
Corre il centenario della
teoria della relatività
che rivoluziono la
percezione della natura
nel ventesimo secolo.
•
Negli anni venti era
ancora cosi’ controversa
che Einstein ottenne il
Nobel per la teoria dei
quanti di luce (effetto
fotoelettrico).
La gravità come geometria
•
Una massa provoca una
deformazione del tessuto
spazio-temporale.
•
Un corpo o la luce si muovono
lungo traiettorie curve perché
è il percorso più breve.
•
Ma non esiste un sostrato
privilegiato e le leggi della
fisica sono le stesse in ogni
sistema di riferimento.
Precessione delle apsidi
•
L’orbita dei pianeti è
un’ellissi che ruota intorno
al Sole.
•
Nel 1859 si scoprì la
precessione dell’orbita di
Mercurio, che la teoria di
Newton non può spiegare.
•
Fu una guida per Einstein
per formulare la teoria della
relatività generale.
Deflessione della luce
Onde gravitazionali
•
Masse che orbitano
fanno deflettere lo
spazio come la
superficie di un lago.
•
Si emette energia a
spese della rotazione e
la conseguenza più
spettacolare è
l’avvicinarsi dei corpi
orbitanti.
Pulsar doppie
•
I sistemi di doppie stelle di
neutroni PSR B1913+16 e
PSR B1534+12 hanno fornito
conferme della teoria a un
livello dello 0.2-0.6%
•
La pulsar doppia
PSRJ0737-3039A/B ha dato
le conferme più stringenti:
orbitano in due ore, si
avvicinano di 7 mm al
giorno, l’orbita precede di
16.89 gradi all’anno. Il
miglioramento della misura
è di un fattore 100.
Una difficile misura diretta
•
Le onde gravitazionali fanno deformare lo spazio, ma di
una quantità relativa di meno di 10-22 cioè uno
spostamento un millesimo di un nucleo atomico su una
distanza di chilometri.
Grandi rivelatori a Terra
LIGO (USA)
Virgo (Italia)
Prof. Fulvio Ricci
con lo specchio di Virgo
e-Lisa: astronomia con le
onde gravitazionali (dal 2035)
Buchi neri
• Lo spazio tempo è come un foglio di gomma: la massa lo
deforma e tutto deve seguire la curvatura, sia luce che
massa
• Con molta massa, la deformazione è più severa e se
eccede una certa soglia si forma un “buco nero” da cui
nulla può sfuggire
Due taglie di buchi neri
•
Una decina di masse
solari che si osservano
perché accrescono
materia da una stella
compagna.
•
Milioni di masse solari,
i supermassicci, che
sono al centro di ogni
galassia e possono
attivarsi se accrescono
del gas dall’ambiente.
Un buco nero dormiente al
centro della Via Lattea
Residui di antica attività?
