Cortona 28 agosto 2005 Supernove, Buchi Neri e Supernove, Buchi Neri e Gamma Ray Burst Gamma Ray...
-
Upload
clara-baldini -
Category
Documents
-
view
217 -
download
0
Transcript of Cortona 28 agosto 2005 Supernove, Buchi Neri e Supernove, Buchi Neri e Gamma Ray Burst Gamma Ray...
Cortona 28 agosto 2005
Supernove, Buchi Neri e Supernove, Buchi Neri e Gamma Ray BurstGamma Ray Burst
Mario Vietri, Scuola Normale Superiore
Cortona 28 agosto 2005
I primi BurstI primi Burst
• I satelliti Vela furono lanciati negli anni 60 per verificare l’assenza di esplosioni nucleari nell’atmosfera•5 (o più) satelliti contemporanei:
permetteva di determinare la posizione dell’esplosione•Nel 1969, dati del 1967 mostrano
un’esplosione chiaramente non terrestre• 16 bursts vengono trovati fra il 1969 ed il 1972
Cortona 28 agosto 2005
Cosa sono i raggi X e Cosa sono i raggi X e Gamma?Gamma?
Cortona 28 agosto 2005
Compton Gamma Ray Observatory-Compton Gamma Ray Observatory-BATSE (1991 – 2000)BATSE (1991 – 2000)
• 8 strumenti sugli spigoli dello spacecraft• Scintillatori di NaI
Cortona 28 agosto 2005
Primi RisultatiPrimi Risultati
• Curve di luce molto diverse fra loro;• Alcune continue, altre irregolari• Le durate vanno da 0.01 secondi fino a 5000 secondi
Cortona 28 agosto 2005
Lo zoo delle curve di luceLo zoo delle curve di luce
Cortona 28 agosto 2005
Cosa sono, e dove sono?Cosa sono, e dove sono?
I Gamma Ray Burst sono distribuiti uniformemente su tutto il cielo.
Cortona 28 agosto 2005
Confrontiamo i dati con la forma Confrontiamo i dati con la forma della Galassiadella Galassia
Cortona 28 agosto 2005
……e con la distribuzione delle sorgenti non e con la distribuzione delle sorgenti non identificateidentificate
Cortona 28 agosto 2005
Vicini o lontani?Vicini o lontani?
Implicazioni dell’isotropia della distribuzione:
Bisogna trovare l’afterglow.
Molto vicini: entro qualche parsec dal Sole:
A distanze cosmologiche:
A metà strada: nelle parti più esterne della Galassia
Dove sono i burst deboli?
Richiedono energie enormi: come è possibile?
Sembrava proprio la risposta giusta…. Ma…
Cortona 28 agosto 2005
Un progresso, finalmente!Un progresso, finalmente!
Nel 1997, BeppoSAX rivela raggi X da un GRB,8 ore dopo l’esplosione, per la prima volta!
Cortona 28 agosto 2005
Perché è stato possibile il successo di Perché è stato possibile il successo di SAX?SAX? 1) Strumenti a grande e a piccolo campo 1) Strumenti a grande e a piccolo campo 2) Strumenti X, non gamma 2) Strumenti X, non gamma
Cortona 28 agosto 2005
L’immagine nell’otticoL’immagine nell’ottico
Cortona 28 agosto 2005
Come facciamo ad essere sicuri che Come facciamo ad essere sicuri che sia lo stesso oggetto che si sta sia lo stesso oggetto che si sta spegnendo?spegnendo?
Cortona 28 agosto 2005
L’immagine di Hubble/STIS, 7 mesi dopoL’immagine di Hubble/STIS, 7 mesi dopo
Cortona 28 agosto 2005
GRB 990123GRB 990123
990123 raggiunse la nona magnitudine!
Cortona 28 agosto 2005
0/
)(
HvD
zcv
z
0/
)(
HvD
zcv
z
Ora sappiamo laDistanza!
0 0/
0/
Cortona 28 agosto 2005
Primo GRB rivelato da Terra, Primo GRB rivelato da Terra, simultaneamente!simultaneamente!
Cortona 28 agosto 2005
E il secondo rivelato pure da TerraE il secondo rivelato pure da Terra
Cortona 28 agosto 2005
Cosa sono?Cosa sono?
Hypernova Fusione di due stelle di neutroni
La rivelazione dei redshift ha mostrato che sono a distanze enormi, e dunque che producono quantità di energia enormi: cosa mai può produrli?
Cortona 28 agosto 2005
Un breve ripasso di Evoluzione Un breve ripasso di Evoluzione stellarestellare
Le stelle piccoline come il Sole si spengono dolcemente
Le stelle massicce esplodono!
Puff!
Bang!
Bang!
Cortona 28 agosto 2005
Come si genera una supernova?Come si genera una supernova?
• Ci vuole una stella massiccia (>8 masse solari)• La fusione termonucleare genera calore• La Gravità equilibra la pressione• La fusione genera una cipolla
• Nel nucleo si accumula ferro• Ma la fusione del ferro assorbe energia, non ne libera!• Siccome il sistema non genera più pressione, vince la gravità: ne segue un collasso, che libera 1053 ergs = 100,000 volte tutta l’energia liberata dal Sole in tutta la sua vita• Risultato: stella di neutroni, o buco nero.
Cortona 28 agosto 2005
Perché le SuperNovae sono facili da Perché le SuperNovae sono facili da rivelare?rivelare?
Cortona 28 agosto 2005
Stelle di NeutroniStelle di Neutroni
Massa: da 1.4 a 2.8 masse solariRaggio: 10 chilometriDensità: 1014 g/cm3 = nucleo atomicoCampo Magnetico: 1012 gauss (Terra = 1 gauss)Periodo di rotazione: da 1 millisec a10 secondi
Cortona 28 agosto 2005
Le Pulsar sono stelle di neutroniLe Pulsar sono stelle di neutroni
Cortona 28 agosto 2005
La nebulosa del GranchioLa nebulosa del Granchio
Cortona 28 agosto 2005
I buchi neriI buchi neri
Massa: > da 3 volte a qualche miliardo di volte la massa del Sole
Un oggetto in cui la velocità di fuga è più grandedella velocità della luce
Ve = (2 G m / r)1/2
Raggio Schwarzschild = 2 G m/c2
Rs = 3 km for the Sun
Cortona 28 agosto 2005
Cortona 28 agosto 2005
Ma se sono neri, come possono essere cosìMa se sono neri, come possono essere cosìluminosi da generare I GRB?luminosi da generare I GRB?
Dischi di accrescimento!
Un oggetto che vi cade dentro, può liberare fino al 10% dellasua massa di riposo in energia
1 bruscolino= bomba atomica(10 kilotons)
Cortona 28 agosto 2005
Cortona 28 agosto 2005
Così, una SuperNova che forma una stella di neutroni oppure un buco nero è un candidato ideale per
generare un GRB
Ma il problema energetico è ulteriormente alleviatose c’è BEAMING
Cortona 28 agosto 2005
Come funziona nei dettagli? 1Come funziona nei dettagli? 1
Cortona 28 agosto 2005
Cortona 28 agosto 2005
Come funziona nei dettagli? 2Come funziona nei dettagli? 2
Cortona 28 agosto 2005
Come funziona nei dettagli? 3Come funziona nei dettagli? 3
Cortona 28 agosto 2005
Cosa resta alla fine del processo?Cosa resta alla fine del processo?
Cortona 28 agosto 2005
La connessione con la SuperNova: La connessione con la SuperNova: GRB 030329GRB 030329
Cortona 28 agosto 2005
Abbiamo già finito? NO!Abbiamo già finito? NO!
I dati mostrano che ci sono 2 tipi di GRB
• Quelli che durano meno di 2 secondi
• Quelli che durano più di 2 secondi
I bursts più brevi producono radiazione più dura, comerichiesto dal modello della fusione di 2 stelle di neutroni.
I bursts più lunghi invece producono radiazione più soffice,come predetto dal modello di HyperNova
Chiaramente, ci vogliono nuovi dati.
Cortona 28 agosto 2005
La distribuzione delle durate dei GRBLa distribuzione delle durate dei GRB
Cortona 28 agosto 2005
In quale maniera una SuperNova generaIn quale maniera una SuperNova generaUn GRB?Un GRB?
Quello che sappiamo:
• I raggi gamma sono creati dall’ interazione fra il •Materiale espulso e quello circostante.
• La materia viene accelerata fino al 99.999% di quella della luce
• Si deve anche avere un bel po’ di BEAMING?
• C’è una quantità enorme di energia disponibile
Cortona 28 agosto 2005
Chi ci darà nuove informazioni?Chi ci darà nuove informazioni?
HETE-2
GLAST
Swift
REM