Astrofisica nell’anno di Einstein

Laura Maraschi

Osservatorio Astronomico di Brera

INAF-Istituto Nazionale di Astrofisica

EINSTEIN – 1

E = M C 2

L’equivalenza tra massa ed energiaintrodotta da Einstein su basi unicamenteteoriche e’ alla base della produzionedi energia nelle stelle (fusione) (Bethe 1939)

Regionediformazionestellare:

gas e polverifredde

Ammasso di stelle giovani

Galassia Spirale conemissione UV da stellegiovani al bordo

Ammasso distelle vecchie

Galassia ellittica con fascia di polveri (Sombrero Galaxy)

SN e Pulsar del Granchio(vista dagli astronomi cinesi nel 1054)

Immagine ottica della nebulosa

Immagine X del centroPulsar 33ms SAT CHANDRA

EINSTEIN - 2 : BUCHI NERI

Se v = c

R=GM/c2

Raggio gravitazionale:anche la luce e’ intrappolata

In un c.grav. elevato le particellehanno elevata energia cinetica

Quasar:grande luminosita’da regioni compatte

L’ ipotesi che il fenomeno quasar fossedovuto alla caduta di materia su buchi neri di grande massaal centro delle galassiefu avanzata nel 1964 indipendentemente da Salpeter e da Zeldovich

La materia in caduta in prossimita’ delbuco nero si scalda e emette raggi X

Bruno Rossi e Giuseppe Occhialini

Nel 2002 Riccardo Giacconi, allievo

prima di Occhialini poi di Rossi

vinse il premio Nobel

per la sua scoperta delle

Sorgenti X celesti

Buchi neri, stelle di neutroni e gas caldo si vedono in raggi X

Mappa dellevelocita’di rotazioneattorno a un buco nero

Il buco nero sm piu’ vicino (Cen-A) in luce visible

Cen A

IRvicino

si vede la zonacentrale

Cen A

IRlontano

emissioneda polveri

Cen A in

UV

Cen A

in

Raggi X

Cen A

in radio

emiss. nontermica(sincrotrone)

Buco Nero non “attivo” rivelato come “massa”

Buchi nerisono presentiin tutte le galassiecon massaproporzionale a quella delbulge

La societa delleGalassie:un ammasso

Concetto di lente Gravitazionale

In RG l’equivalenzatra energia e massafa si’ che anche la luce venga attrattada un campogravitazionale

La galassia piu’ distante?

CAMPO

PROFONDO

Galassie in FermentoNell’ universo Giovane

Ancora piu’profondo

HubbleUltraDeepField

La SN piu’ distante

EINSTEIN-3 : COSMOLOGIA

Elementare, Watson! R=raggio di scala dell’univ…….

Accelerazione= forza/m non solo la massa ma anche l’energia contribuisce alla gravita’

Energia cinetica + potenziale curvatura

Se Lambda = 0 l’universo NON puo’ essere staticoed e’ sempre decelerato

Einstein “voleva” un universo con curvaturapositiva (finito) e immutabile nel tempo,impossibile nella prima versione delle sue Equazioni, introdusse allora la costantecosmologica Lambda……..

Poco dopo Hubble scopri’ la recessione delleGalassie e il termine Lambda venne accantonato…UNIVERSO IN ESPANSIONE

Se l’univ. e’ in espansione nel passato doveva essere piu’denso e caldo………

Il momento di formazione dell’ elio e l’abbondanza osservata, 10%, fissanodensita’ e temperatura

Gamow (1946) previde una T attuale di 10 K

Nel 1965 Penzias e Wilson cercavano di costruire un’ antenna a basso rumore, ma non riuscivano ad abbassare il rumore….Per questo “eccesso” di rumore ebbero il Nobel : avevano scoperto il

residuo del BIG BANG

La radiazione cosmologica di corpo nero a 3 Ke’ quello che resta del big bang

La struttura dipolaree’ dovuta al moto delsistema solareNel piano galattico

c’e’ un contributo di emissione

StoriaTermica

Equilibrio Statisticoa diversetemperature/energie

Le fluttuazioni del fondo cosmico contengonoi “semi” da cui si sono formate le galassie ele strutture secondo un modello “bottom-up”

SimulazioneN-bodydella evoluzionedelle strutture

L’universo caldo e la produzione di eliorimangono un pilastro del modello Cosmologico, come anche la formazione delle strutture. Pero’ ……..

da lungo tempo si sa che c’e’ una“massa mancante” (l’energia cineticadegli ammassi e’ maggiore di quella grav.)Questa m.m. NON puo’ essere barionica Di cosa e’ costituita la Dark Matter?

Inoltre le perturbazioni primordiali misurate nella CMB richiedono che l’universo sia piatto(curvatura nulla), ma la densita’di materiaanche oscura non sembra sufficiente a chiudere l’universo………….

Come uscire da questa difficolta’?

Le SN sono“candele standard“

consentono di misurare la distanza e la velocita’ di espansione (red- shift) in funzione della distanza

L ’ UNIVERSO STA ACCELERANDO !!!

Questo non e’ possibile se nonreintroducendo nelle equazioni la

COSTANTE COSMOLOGICA !!!!

Lambda e’ equivalente a un termine con energia negativa, quindi dopo laDARK MATTER ecco la DARK ENERGY

La cosmologia e’ da un lato in crisi

ma dall’ altro in grande fermento

e i legami con la fisca teorica

si moltiplicano………………………..

OBBIETTIVI PER IL FUTURO

PIANETI EXTRASOLARI

UNIVERSO GIOVANE

DARK MATTER

DARK ENERGY

ONDE GRAVITAZIONALI

I lampi di raggi gamma localizzati dal satell.Beppo-SAX sono Super-Super Novae che possiamo vedere fino a red-shift 3-5……….

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EFFETTO DOPPLER