Onde elettromagnetiche

Da 0.001 eV a più di 50 keV

Emissione

Una carica emette onde elettromagnetiche se è sottopostaad una accelerazione

E sia (Approssimazione di Thomson)

Equazione di Larmor

Fenomeni di emissione

Emissione per fotoemissione

Emissione di sincrotrone

Emissione per Compton inverso

Emissione per bremsstrahlung

Bremsstrahlung

Un elettrone che collide con uno ione viene accelerato e

genera onde elettromagnetiche (nella banda X se è molto

veloce)

In una nube stellare la potenza è proporzionale al quadrato della

densità di ioni, quindi stimando la potenza emessa e le dimensioni è possibile conoscerne la struttura

Radiazione di sincrotrone

Una carica che si muove perpendicolare in un campo magnetico segue traiettorie

circolari di raggio

accelerando e quindi irradiando

Compton inverso

Un fotone di grande lunghezza d’onda urta un elettrone molto veloce che

gli cede parte della sua energia trasformandolo in

fotone X

Conservazione della quantità di moto

Fotoemissione

nucleo

elettrone

ENERGIA

ATOMO nello stato FONDAMENTALE

nucleo

elettrone

ATOMO nello stato ECCITATO

nucleo

ATOMO diseccitat

o

fotone

elettroneUn elettrone che riceve energia passa ad un livello energetico superiore per qualche istante;

tornando al livello fondamentale emette un fotone X se l’elettrone appartiene ad uno dei livelli più

interni

Raggi X e Astronomia

Temperatura Temperatura CaratteristicaCaratteristica

104-106 K (10 mila / 10 milioni

di gradi Kelvin)

Oggetti che emettono in X

* Regioni di gas caldo* Corone stellari* Stelle di neutroni* Resti di supernova * Gas negli ammassi di galassie * Nuclei Galattici attivi

Lunghezza d’onda 0.01nm / 10nm

Resti di Supernova

Nebulosa del Granchio (in X) Nebulosa del Granchio (in ottico)

- Evento molto raro (1-2 per secolo)

- Enormi quantità di energia sprigionata (81% trasportata via da neutrini)

Pulsar X in Sistemi Binari

In un sistema binario come Cen X3 una pulsar ruota attorno ad una stella

eclissandosi a vicenda

- Trasferimento di massa tramite disco di accrescimento

- Produzione di raggi X nel plasma vicino alla superficie della stella di neutroni

Nuclei Galattici attivi (AGN) e Black Hole

La materia precipita a spirale verso il buco nero (106 – 109 masse solari) e, surriscaldandosi, emette raggi X

Il Sole nella banda X

L’emissione X ha origine nella corona solare (1 – 10 milioni di gradi K)

Le zone brillanti sono quelle più attive e calde

Le zone più scure corrispondono ai buchi coronali più freddi

Il Sole nella banda X

Il Sole in X mostra una grande varietà di

strutture coronali

Archi coronali

Il ciclo solare nella banda X

La banda X permette di registrare e studiare la variazione periodica dell’attività solare (in particolare

nei periodi di minima attività il Sole scompare)

A cosa serve l’Astronomia in raggi X

• Fenomeni energetici solari e implicazioni sul clima terrestre

• Resti di supernova, stelle di neutroni e buchi neri

• La ricerca di "materia oscura" nell'universo

• Il fondo di radiazione cosmica ad alta energia e gli oggetti astronomici nel lontano universo

… ma alla fine?

«E, se trovassimo risposta a quest’ultima domanda [perché l’universo esiste] decreteremmo il definitivo

trionfo della ragione umana, poiché allora conosceremmo il pensiero stesso di Dio»

Stephen Hawking