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Cortona 28 agosto 2005 Supernove, Buchi Neri e Supernove, Buchi Neri e Gamma Ray Burst Gamma Ray Burst Mario Vietri, Scuola Normale Superiore.

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Presentazione sul tema: "Cortona 28 agosto 2005 Supernove, Buchi Neri e Supernove, Buchi Neri e Gamma Ray Burst Gamma Ray Burst Mario Vietri, Scuola Normale Superiore."— Transcript della presentazione:

1 Cortona 28 agosto 2005 Supernove, Buchi Neri e Supernove, Buchi Neri e Gamma Ray Burst Gamma Ray Burst Mario Vietri, Scuola Normale Superiore

2 Cortona 28 agosto 2005 I primi Burst I satelliti Vela furono lanciati negli anni 60 per verificare lassenza di esplosioni nucleari nellatmosfera 5 (o più) satelliti contemporanei: permetteva di determinare la posizione dellesplosione Nel 1969, dati del 1967 mostrano unesplosione chiaramente non terrestre 16 bursts vengono trovati fra il 1969 ed il 1972

3 Cortona 28 agosto 2005 Cosa sono i raggi X e Gamma?

4 Cortona 28 agosto 2005 Compton Gamma Ray Observatory- BATSE (1991 – 2000) 8 strumenti sugli spigoli dello spacecraft Scintillatori di NaI

5 Cortona 28 agosto 2005 Primi Risultati Curve di luce molto diverse fra loro; Alcune continue, altre irregolari Le durate vanno da 0.01 secondi fino a 5000 secondi

6 Cortona 28 agosto 2005 Lo zoo delle curve di luce

7 Cortona 28 agosto 2005 Cosa sono, e dove sono? I Gamma Ray Burst sono distribuiti uniformemente su tutto il cielo.

8 Cortona 28 agosto 2005 Confrontiamo i dati con la forma della Galassia

9 Cortona 28 agosto 2005 …e con la distribuzione delle sorgenti non identificate

10 Cortona 28 agosto 2005 Vicini o lontani? Implicazioni dellisotropia della distribuzione: Bisogna trovare lafterglow. 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…

11 Cortona 28 agosto 2005 Un progresso, finalmente! Nel 1997, BeppoSAX rivela raggi X da un GRB, 8 ore dopo lesplosione, per la prima volta!

12 Cortona 28 agosto 2005 Perché è stato possibile il successo di SAX? 1) Strumenti a grande e a piccolo campo 2) Strumenti X, non gamma

13 Cortona 28 agosto 2005 Limmagine nellottico

14 Cortona 28 agosto 2005 Come facciamo ad essere sicuri che sia lo stesso oggetto che si sta spegnendo?

15 Cortona 28 agosto 2005 Limmagine di Hubble/STIS, 7 mesi dopo

16 Cortona 28 agosto 2005 GRB raggiunse la nona magnitudine!

17 Cortona 28 agosto 2005 Ora sappiamo la Distanza!

18 Cortona 28 agosto 2005 Primo GRB rivelato da Terra, simultaneamente!

19 Cortona 28 agosto 2005 E il secondo rivelato pure da Terra

20 Cortona 28 agosto 2005 Cosa sono? HypernovaFusione 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?

21 Cortona 28 agosto 2005 Un breve ripasso di Evoluzione stellare Le stelle piccoline come il Sole si spengono dolcemente Le stelle massicce esplodono! Puff! Bang!

22 Cortona 28 agosto 2005 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 ergs = 100,000 volte tutta lenergia liberata dal Sole in tutta la sua vita Risultato: stella di neutroni, o buco nero.

23 Cortona 28 agosto 2005 Perché le SuperNovae sono facili da rivelare?

24 Cortona 28 agosto 2005 Stelle di Neutroni Massa: da 1.4 a 2.8 masse solari Raggio: 10 chilometri Densità: g/cm 3 = nucleo atomico Campo Magnetico: gauss (Terra = 1 gauss) Periodo di rotazione: da 1 millisec a 10 secondi

25 Cortona 28 agosto 2005 Le Pulsar sono stelle di neutroni

26 Cortona 28 agosto 2005 La nebulosa del Granchio

27 Cortona 28 agosto 2005 I 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 grande della velocità della luce V e = (2 G m / r) 1/2 Raggio Schwarzschild = 2 G m/c 2 R s = 3 km for the Sun

28 Cortona 28 agosto 2005

29 Ma se sono neri, come possono essere così luminosi da generare I GRB? Dischi di accrescimento! Un oggetto che vi cade dentro, può liberare fino al 10% della sua massa di riposo in energia 1 bruscolino = bomba atomica (10 kilotons)

30 Cortona 28 agosto 2005

31 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 alleviato se cè BEAMING

32 Cortona 28 agosto 2005 Come funziona nei dettagli? 1

33 Cortona 28 agosto 2005

34 Come funziona nei dettagli? 2

35 Cortona 28 agosto 2005 Come funziona nei dettagli? 3

36 Cortona 28 agosto 2005 Cosa resta alla fine del processo?

37 Cortona 28 agosto 2005 La connessione con la SuperNova: GRB

38 Cortona 28 agosto 2005 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, come richiesto 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.

39 Cortona 28 agosto 2005 La distribuzione delle durate dei GRB

40 Cortona 28 agosto 2005 In quale maniera una SuperNova genera 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 % di quella della luce Si deve anche avere un bel po di BEAMING? Cè una quantità enorme di energia disponibile

41 Cortona 28 agosto 2005 Chi ci darà nuove informazioni? HETE-2 GLAST Swift REM


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