Astrofisica nell’anno di Einstein Laura Maraschi Osservatorio Astronomico di Brera INAF-Istituto Nazionale di Astrofisica

EINSTEIN – 1 E = M C 2 L’equivalenza tra massa ed energia introdotta da Einstein su basi unicamente teoriche e’ alla base della produzione di energia nelle stelle (fusione) (Bethe 1939)

Regione di formazione stellare: gas e polveri fredde

Ammasso di stelle giovani

Galassia Spirale con emissione UV da stelle giovani al bordo

Ammasso di stelle vecchie

Galassia ellittica con fascia di polveri (Sombrero Galaxy)

SN e Pulsar del Granchio (vista dagli astronomi cinesi nel 1054) Immagine ottica della nebulosa Immagine X del centro Pulsar 33ms SAT CHANDRA

EINSTEIN - 2 : BUCHI NERI Se v = c R=GM/c2 Raggio gravitazionale: anche la luce e’ intrappolata In un c.grav. elevato le particelle hanno elevata energia cinetica

Quasar:grande luminosita’da regioni compatte

L’ ipotesi che il fenomeno quasar fosse dovuto alla caduta di materia su buchi neri di grande massa al centro delle galassie fu avanzata nel 1964 indipendentemente da Salpeter e da Zeldovich La materia in caduta in prossimita’ del buco nero si scalda e emette raggi X

Bruno Rossi e Giuseppe Occhialini

Nel 2002 Riccardo Giacconi, allievo prima di Occhialini poi di Rossi vinse il premio Nobel per la sua scoperta delle Sorgenti X celesti

Buchi neri, stelle di neutroni e gas caldo si vedono in raggi X

Mappa delle velocita’ di rotazione attorno a un buco nero

Il buco nero sm piu’ vicino (Cen-A) in luce visible

Cen A IR vicino si vede la zona centrale

Cen A IR lontano emissione da polveri

Cen A in UV

Cen A in Raggi X

Cen A in radio emiss. non termica (sincrotrone)

Buco Nero non “attivo” rivelato come “massa”

Buchi neri sono presenti in tutte le galassie con massa proporzionale a quella del bulge

La societa delle Galassie: un ammasso

Concetto di lente Gravitazionale In RG l’equivalenza tra energia e massa fa si’ che anche la luce venga attratta da un campo gravitazionale

La galassia piu’ distante?

C A M P O R F N D

Galassie in Fermento Nell’ universo Giovane

Ancora piu’ profondo Hubble Ultra Deep Field

La SN piu’ distante

EINSTEIN-3 : COSMOLOGIA Elementare, Watson! R=raggio di scala dell’univ……. Accelerazione= forza/m non solo la massa ma anche l’energia contribuisce alla gravita’ Energia cinetica + potenziale curvatura Se Lambda = 0 l’universo NON puo’ essere statico ed e’ sempre decelerato

Einstein “voleva” un universo con curvatura positiva (finito) e immutabile nel tempo, impossibile nella prima versione delle sue Equazioni, introdusse allora la costante cosmologica Lambda…….. Poco dopo Hubble scopri’ la recessione delle Galassie e il termine Lambda venne accantonato…UNIVERSO IN ESPANSIONE Se l’univ. e’ in espansione nel passato doveva essere piu’denso e caldo………

Il momento di formazione dell’ elio e l’abbondanza osservata, 10%, fissano densita’ e temperatura Gamow (1946) previde una T attuale di 10 K Nel 1965 Penzias e Wilson cercavano di costruire un’ antenna a basso rumore, ma non riuscivano ad abbassare il rumore…. Per questo “eccesso” di rumore ebbero il Nobel : avevano scoperto il residuo del BIG BANG

La struttura dipolare e’ dovuta al moto del sistema solare Nel piano galattico c’e’ un contributo di emissione La radiazione cosmologica di corpo nero a 3 K e’ quello che resta del big bang

Storia Termica Equilibrio Statistico a diverse temperature/ energie

Le fluttuazioni del fondo cosmico contengono i “semi” da cui si sono formate le galassie e le strutture secondo un modello “bottom-up”

Simulazione N-body della evoluzione delle strutture

L’universo caldo e la produzione di elio rimangono un pilastro del modello Cosmologico, come anche la formazione delle strutture. Pero’ …….. da lungo tempo si sa che c’e’ una “massa mancante” (l’energia cinetica degli ammassi e’ maggiore di quella grav.) Questa m.m. NON puo’ essere barionica  Di cosa e’ costituita la Dark Matter?

Inoltre le perturbazioni primordiali misurate nella CMB richiedono che l’universo sia piatto (curvatura nulla), ma la densita’di materia anche oscura non sembra sufficiente a chiudere l’universo…………. Come uscire da questa difficolta’?

Le SN sono “candele standard“ consentono di misurare la distanza e la velocita’ di espansione (red- shift) in funzione della distanza

L ’ UNIVERSO STA ACCELERANDO !!! Questo non e’ possibile se non reintroducendo nelle equazioni la COSTANTE COSMOLOGICA !!!! Lambda e’ equivalente a un termine con energia negativa, quindi dopo la DARK MATTER ecco la DARK ENERGY

La cosmologia e’ da un lato in crisi ma dall’ altro in grande fermento e i legami con la fisca teorica si moltiplicano………………………..

OBBIETTIVI PER IL FUTURO PIANETI EXTRASOLARI UNIVERSO GIOVANE DARK MATTER DARK ENERGY ONDE GRAVITAZIONALI

I lampi di raggi gamma localizzati dal satell. Beppo-SAX sono Super-Super Novae che possiamo vedere fino a red-shift 3-5……….

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EFFETTO DOPPLER