Come muore una stella
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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?
