GRUPPO DIASTROFISICA DELLE

ALTE ENERGIE

Istituto di Astrofisica Spazialee 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);

• Raggio: circa 1 RTerra (6371 km);

• Progenitore: collasso gravitazionale del nucleo di stelle

medio-piccole (circa 1 MSole);

• Si trovano spesso in sistemi binari con stelle normali (non

collassate);

• Emissione: termica (nel visibile), da disco di accrescimento (nei

raggi X);

Sirio

Sirio B

• 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

Stelle di Neutroni

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?

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