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25/05/2012II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia.

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Presentazione sul tema: "25/05/2012II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia."— Transcript della presentazione:

1 25/05/2012II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia

2 Crescenzo Tortora LUniverso: cosa cè dietro? ITP Zurich dentro? II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

3 Hawking si propone di discutere fenomeni (seppur complicati) evitando di usare formule ed equazioni, seguendo il suggerimento di chi gli diceva che ogni formula avrebbe avuto un impatto negativo sulle vendite E= m c 2 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

4 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

5 …tante parole e tanti concetti… …equazioni e formule… Fisica II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

6 Separazione tra eventi Glossario (I) Sistemi di coordinate Metrica distanza euclidea II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

7 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

8 Glossario (II) Anno luce e parsec Anno luce = distanza che percorre la luce in un anno Parsec = 3.26 anni luce cioè 9500 miliardi di km II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

9 Quanto tempo impiega la luce a viaggiare dalla luna/sole alla terra? Come si può misurare la distanza della luna e quindi il suo diametro? DOMANDA PER VOI II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

10 Glossario (III) KiloX = 10 3 X = mille X MegaX = 10 6 X = 1 milione X GigaX = 10 9 X = 1 miliardo X Mpc = 1 milione di parsec Gyr = 1 miliardo di anni G è la costante di Gravitazione Universale c è la velocità della luce II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

11 Cosmologia kósmos = ordine + lógos = discorsoordine Universo La Cosmologica spiega lorigine e levoluzione dellUniverso! E una scienza composita: 1)Astrofisica 2)Astronomia 3)Relatività ristretta 4)Relatività generale 5)Fisica delle particelle 6)……. II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

12 Cosmogonia = nascita del cosmo Mito delle origini, Mito della creazione, Mitologia, Leggende, ……. II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

13 2 visioni contrapposte Visione astro-filosofica Greci Sistema tolemaio (geocentrico) Universo immutabile ed eterno Visione teo-filosofica Dottrina ebraica e cristiana SantAgostino Luniverso ha avuto un inizio II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

14 Le prime fondamentali tappe 1915 – A. Einstein pubblicò il primo articolo sulla Relatività generale 1929 – E. Hubble scoprì che le galassie recedono da noi II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

15 Fisica Newtoniana (II principio della dinamica) Legge di gravitazione universale II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

16 Moto di pianeti e comete (3 leggi di Keplero) Caduta di gravi sulla terra il perielio dellorbita di Mercurio la deviazione della luce per effetto della gravità Cosa funzionava? Cosa non funzionava? azione a distanza della gravità Newtoniana concetto di tempo e spazio assoluti II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

17 Relatività Generale Concetto di forza a distanza Concetto di tempo e spazio assoluto Un corpo (attraverso la sua massa) perturba lo spazio- tempo (curvatura dello spazio-tempo), che a sua volta esercita uninterazione sugli altri corpi II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

18 Equazioni di campo di Einstein Geometria dello spazio-tempo (generatore dellinterazione) Distribuzione di massa (sorgente del campo) Analogia con altre teorie fisiche II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

19 Geodetiche Particelle di piccola massa si muovono lungo geodetiche, che sono le traiettorie nello spazio-tempo curvo Senza curvatura (senza gravità) le geodetiche sono rette II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

20 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

21 Tizio Caio Sempronio II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

22 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

23 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

24 Le equazioni di Einstein sono molto complicate da risolvere in casi generali. Attraverso lassunzione di simmetrie dello spazio-tempo se ne facilita la risoluzione Principio Cosmologico Scelta opportuna del sistema di riferimento II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

25 Principio cosmologico Assunzione L'universo è omogeneo e isotropo, su di una scala opportunamente grande. pochi metri centinaia di metri Ci sono verifiche osservative dellisotropia!!! Le vedremo dopo! Per lomogeneità ci aiuta il Principio Copernicano II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

26 Sistema di riferimento II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

27 Metrica dellUniverso II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

28 Geometria piatta Geometria sferica Geometria iperbolica Fattore di scala Fattore di curvatura II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

29 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

30 Equazioni di campo di Einstein Per avere un Universo statico… II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

31 E. Hubble velocità distanza Costante di Hubble II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

32 Come si misurano le distanze di stelle e galassie? DOMANDA PER VOI II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

33 1-2 Gyr 14 Gyr II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

34 Equazioni di campo di Einstein il mio più grande errore COSTANTE COSMOLOGICA Per avere un Universo statico… Ma diciamo che fu solo un mezzo errore! II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

35 Evoluzione temporale del fattore di scala Fluido!! Metrica spazio-temporale II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

36 Equazioni di Friedmann-Lemaître Densità del fluido Pressione del fluido GEOMETRIA FLUIDO Equazione di stato Fattore di scala Velocità Curvatura Fattore di scala Velocità Curvatura Accelerazione II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012 (1922)(1927)

37 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

38 Equazione del fluido perfetto (analogia con la termodinamica e i gas perfetti) Fluido?? 1)Polvere fredda (particelle non relativistiche) II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012 2) Radiazione (particelle relativistiche)

39 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia Separazione tra le galassie Tempo cosmologico 25/05/2012

40 Le osservazioni moderne La radiazione di fondo cosmico 1964 – A. Penzias e R. Wilson scoprono che lUniverso è riempito da una radiazione che ha il suo picco nelle microonde - Relitto della formazione dellUniverso - Temperatura media di kelvin (-270 gradi centigradi) - Su grandi scale è uniforme (principio cosmologico) - Anisotropie che sono un mezzo osservativo potentissimo - Luniverso ha una geometria piatta II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

41 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

42 Le osservazioni moderne Supernovae Ia – The High-z Supernova Search Team and the Supernova Cosmology Project scoprono che luniverso ACCELERA! II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

43 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia Separazione tra le galassie 25/05/2012 Decelerazione Accelerazione Tempo cosmologico

44 Forma strana di energia con equazione di stato ENERGIA OSCURA che esercita unazione di antigravità II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

45 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia Parametri fondamentali Curvatura k Fattore di scala Velocità di espansione (costante di Hubble) Accelerazione Densità 25/05/2012

46 Tipicamente si considerano 3 fluidi 1) Materia non relativistica 2) Materia relativistica (radiazione) 3) Energia oscura II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

47 Universo piatto II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

48 materia visibile (stelle e gas interstellare) MATERIA OSCURA II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

49 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

50 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

51 Materia ed energia oscura non ancora osservate direttamente Teorie alternative della gravità ? II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

52 DARK ENERGY II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

53 DARK MATTER DC comics Futurama II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

54 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

55 Grazie per lattenzione Ma vi chiedo altri 2 minuti……… II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

56 Lensing gravitazionale II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

57 II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

58 Deformazione Archi Immagini multiple Telescopi naturali II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

59 Bello e potente mezzo per Masse di galassie e ammassi di galassie Stima dei parametri cosmologici Studio di oggetti lontanissimi, magnificati dalleffetto della lente Evoluzione galattica Materia oscura Pianeti extrasolari II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012

60 Testi da consultare Introduzione alla cosmologia, F. B. Lucchin Principles of Physical Cosmology, P.J.E. Peebles (inglese) Libri divulgativi (ad es. Hawking) Internet (Google, Wikipedia,….) II Corso di Astronomia (Sothis) - Cosmologia25/05/2012


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