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Istituto Nazionale di Astrofisica Osservatorio astronomico di Brera Universo in fiore data Le piu violente esplosioni dellUniverso Gabriele Ghisellini.

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Presentazione sul tema: "Istituto Nazionale di Astrofisica Osservatorio astronomico di Brera Universo in fiore data Le piu violente esplosioni dellUniverso Gabriele Ghisellini."— Transcript della presentazione:

1 Istituto Nazionale di Astrofisica Osservatorio astronomico di Brera Universo in fiore data Le piu violente esplosioni dellUniverso Gabriele Ghisellini INAF-Osservatorio Astronomico di Brera

2 Viviamo in un periodo fortunato… La nostra stella e tranquilla e la nostra atmosfera ci protegge, insieme al campo magnetico terrestre. Negli ultimi anni il clima e stato relativamente stabile e questo ha favorito la nascita e lo sviluppo dellagricoltura. Questo ha permesso di avere una buona riserva di cibo. E questo ha permesso che qualcuno potesse dedicarsi alla scienza. Ma in altre parti dellUniverso le cose non sono cosi tranquille….

3 La madre di tutte le esplosioni: il Big Bang 13.7 miliardi di anni fa…

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5 0.01 secondi dallinizio Temperatura=100 miliardi di gradi Si formano protoni, neutroni, elettroni e neutrini. Il protone e il nucleo dellidrogeno. Quindi tutto lidrogeno dellUniverso ha 13.7 miliardi di anni.

6 Nei primi 3 minuti si forma lelio. Temperatura:~1miliardo di gradi. Non si formano gli altri elementi.

7 dopo qualche miliardo di anni… i semi crescono 100 miliardi di galassie e proto-galassie, disposte in filamenti e noduli

8 e adesso… Spirale Ellittica Peculiare Irregolare

9 Noi siamo qui anni luce La via Lattea ~100 miliardi di stelle

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11 Ogni secondo, il Sole converte in energia una massa di 2 milioni di tonnellate (E=Mc 2 ). Idrogeno Elio Funziona da 5 miliardi di anni, e continuera per altri 4-5 miliardi, quando tutto lidrogeno del nucleo (10%) sara stato bruciato. E poi?

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17 Idrogeno Elio nel nucleo

18 Nana bianca

19 Nana Bianca Raggio: km (circa come la terra) Massa: 0.7 volte quella del sole Alta densità: 1 cucchiaino 1 tonnellata! Allinizio: gradi (bianca). Poi si raffredda (nana bruna).

20 Il sole converte idrogeno in elio. E gli altri elementi? Noi per esempio…

21 Noi siamo fatti di…

22 ossigeno65% Noi siamo fatti di…

23 ossigeno65% carbonio18% Noi siamo fatti di…

24 ossigeno65% carbonio18% idrogeno10% Noi siamo fatti di…

25 ossigeno65% carbonio18% idrogeno10% azoto3% Noi siamo fatti di…

26 ossigeno65% carbonio18% idrogeno10% azoto3% calcio1.5% Noi siamo fatti di…

27 ossigeno65% carbonio18% idrogeno10% azoto3% calcio1.5% fosforo1.2% Noi siamo fatti di…

28 ossigeno65% carbonio18% idrogeno10% azoto3% calcio1.5% fosforo1.2% potassio, zolfo cloro, sodio, magnesio, ferro, cobalto, rame, zinco, iodio, selenio, fluoro ~1% Noi siamo fatti di… %

29 ossigeno65% carbonio18% idrogeno10% azoto3% calcio1.5% fosforo1.2% potassio, zolfo cloro, sodio, magnesio, ferro, cobalto, rame, zinco, iodio, selenio, fluoro ~1% Noi siamo fatti di… % 13.7 miliardi di anni

30 Stelle come il Sole bruciano lidrogeno del loro nucleo, ma non fanno elementi piu pesanti dellelio. Non e stato il Sole a fare gli elementi che ci sono sulla Terra. Non e stato il Big Bang. Chi e stato?

31 Sole Tipo: supergigante blu Distanza: ~1000 a.l. Massa: 50 Soli Luminosità: Soli Raggio: 20 Soli Temperatura: ° Eta: ~ 4 milioni di anni Vita: ~ 6 milioni di anni Puppis

32 Le stelle grandi sono a cipolla… Ogni guscio brucia un combustibile diverso e produce energia. Fino a quando si produce il ferro. Oltre no. Il ferro non brucia. Il combustibile finisce. E in fretta! (milioni di anni..) Prima Dopo

33 gravita pressione

34 gravita pressione

35 gravita Nucleo di ferro

36 gravita Stella di neutroni

37 Onda durto

38 >10,000 km/s

39 Supernova 1987a

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41 Cas A ~ anni luce

42 Keplero anni luce

43 Tycho anni luce

44 Granchio 1054 d.C. astronomi cinesi ~6500 anni luce

45 Siamo vecchi… Lidrogeno del nostro corpo ha 13.7 miliardi di anni Tutti gli altri elementi sono stati fatti in una stella di grande massa, esplosa piu di 5 miliardi di anni fa. Siamo polvere di stelle nel senso letterale del termine.

46 4 Agosto 1967 Jocelyn Bell (allora 24enne), dottoranda di Antony Hewish a Cambridge bip

47 ROMA 10 km

48 Un cucchiaino: un miliardo di tonnellate Campo magnetico alla superficie: (=mille miliardi) di Gauss Terra: ~ 1 Gauss Magnetino da frigo: ~100 Gauss 10 km Non brucia. Come fa ad essere stabile? neutroni Rifiuto degli neutroni a stare vicini (meccanica quantistica)

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50 Pulsar Granchio

51 gravita Nucleo di ferro Se la stella non e troppo pesante i neutroni riescono a sostenere la gravita

52 gravita Nucleo di ferro Buco nero Se la stella e piu pesante la gravita vince tutte le resistenze

53 ROMA 10 km 3 km

54 La materia continua a cadere sul buco nero neonato Una piccola parte della materia, invece, viene espulsa con grande energia. Si formano 2 getti in direzioni opposte, che bucano la stella ancora prima che scoppi. E il motore piu efficiente che conosciamo.

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56 Quando esce dalla stella, il getto ha una velocita > % della velocita della luce Gamma Ray Bursts, le esplosioni piu potenti dopo il Big Bang

57 Miliardi di anni luce… La loro energia e: Come 100 Supernovae Come il Sole per 3000 miliardi di anni Come tutta la nostra Galassia per 100 anni Record: GRB LUniverso aveva appena 630 milioni di anni e tutto in pochi secondi…

58 Fanno male? strato dellozono Se scoppia una supernova o un gamma ray burst a meno di anni luce da noi….

59 fitoplancton

60 Eta Carinae: 7000 anni luce dalla Terra Probabilmente non ci sparera addosso…

61 Le sorgenti piu potenti si vedono anche se sono lontane. La loro luce ci arriva da unepoca lontana, quando lUniverso era piu giovane. Possiamo usarle per misurare lUniverso? Si.

62 Dal Big Bang lUniverso si sta espandendo Ma la gravita tende a frenare Piu massa ce, piu la gravita e grande LUniverso si espandera per sempre?

63 Grande massa: gravita vince sullespansione, che alla fine si ferma e lUniverso si ricontrae: Chiuso Piccola massa: lespansione vince sulla gravita e lUniverso si espande per sempre: Aperto Fino al 1998 si pensava che queste fossero le uniche 2 possibilita Aperto o Chiuso?

64 Come lo scopriamo? L=100 W Brillante! Debole! vicino lontano Primo passo: candele standard

65 Misuriamo la luce ricevuta da una candela standard. Cosi troviamo la distanza Misuriamo la luce ricevuta da una candela standard. Cosi troviamo la distanza Misuriamo quando la luce e partita (in realta misuriamo lo spostamento verso il rosso della sua luce, il redshift) Misuriamo quando la luce e partita (in realta misuriamo lo spostamento verso il rosso della sua luce, il redshift) Secondo passo: Come lo scopriamo?

66 Esempio: Supernova, 5 milardi di anni fa Debole grande espansione, poca massa Brillante piccola espansione, tanta massa Molto debole troppa espansione ? Che diavolo succede???

67 Tempo dal Big Bang Se una macchina continua a frenare, fara meno strada la distanza tra noi e la supernova sara minore Brillante, poca distanza piccola espansione, tanta massa

68 Tempo dal Big Bang Se una macchina accelera, fara piu strada la distanza tra noi e la supernova sara maggiore Molto debole, grande distanza troppa espansione ? Che diavolo succede??? L U n i v e r s o s t a a c c e l e r a n d o ! ! !

69 Dark Energy… L Universo sta accelerando L Universo sta accelerando Perche? Ci deve essere una nuova forma di energia (non massa!), la Dark Energy… Perche? Ci deve essere una nuova forma di energia (non massa!), la Dark Energy… Veramente bizzarra: mentre luniverso si sta espandendo, questa energia mantiene la sua densita costante (oppure addirittura aumenta): il totale quindi cresce come il volume. Piccolo esperimento... Veramente bizzarra: mentre luniverso si sta espandendo, questa energia mantiene la sua densita costante (oppure addirittura aumenta): il totale quindi cresce come il volume. Piccolo esperimento... Quanta ce ne adesso??? Quanta ce ne adesso???

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71 E il futuro?

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73 ?

74 Grazie dellattenzione e arrivederci…

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76 Tempo dal Big Bang Vel. di espansione Se una macchina continua a frenare, fara meno strada la distanza tra noi e la supernova sara minore Brillante, poca distanza piccola espansione, tanta massa

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78 Open or Close? Large density: gravity wins over expansion, that eventually stops and the Universe recontracts: Close Small density: expansion wins against gravity, and the Universe expands forever: Open Big issue up to 1998

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80 Long GRBs jet = 0.1 rad; L jet = erg/s magnetar Collapsar (BH+disk) B~10 15 G Short GRBs Merging of NS+NS or NS+BH

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82 T h e U n i v e r s e i s a c c e l e r a t i n g ! ! ! distance Saul Perlmutter Distances are large… too large Redshift

83 The wavelength of the photon is stretched as the Universe expands: REDSHIFT z This is not a Doppler shift ! z 1+z = R now /R then

84 Luniverso bambino: appena anni di eta… piccole differenze di temperatura (una parte su un milione). Piccole, ma importanti… Semi delle future galassie

85 Supernova 1987a anni luce


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