Calamite giganti nell’Universo

Presentazione sul tema: "Calamite giganti nell’Universo"— Transcript della presentazione:

1 Calamite giganti nell’Universo
Gabriele Giovannini Dipartimento di Astronomia, Universita’ di Bologna Istituto di Radioastronomia - INAF

2 Carica elettrone e massa

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4 LA MOLECOLA DELL’ACQUA
IDROGENO OSSIGENO L'acqua è una sostanza composta, la cui molecola è formata da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno, la formula è quindi H2O. Gli atomi di ossigeno attirano elettroni e quindi risultano elettricamente negativi, mentre gli atomi di idrogeno sono elettricamente positivi. Ciò fa sì che le molecole dell'acqua abbiano due poli: uno positivo (+) e uno negativo (-) (molecola bipolare),

5 La vita di tutti i giorni è piena di magneti utili
che tradizionalmente prendono la forma di solidi tridimensionali, ossidi, metalli e leghe .

6 Variazioni del campo magnetico al polo nord

7 Osservazioni sperimentali
Terra: magnete permanente; campo magnetico di dipolo (in prima approssimazione); campo magnetico (debole e non uniforme): Bmax = T = 0.5 G Bmax è diminuito del 7 % negli ultimi 200 anni; polo nord geografico è inclinato di 11° rispetto al polo nord magnetico; l’angolo oscilla sensibilmente (in 400 anni ha subito una variazione totale di circa 40°); la polarità della terra si inverte (9 volte in 4 milioni di anni).

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9 (se il circuito gira abbastanza velocemente)
Probabile origine del campo magnetico terrestre: lento moto del nucleo esterno della terra (lega Nickel-Ferro) moto generato da moti convettivi, rotazione terrestre Dinamo: circuito in moto in un campo magnetico piccolo campo magnetico iniziale genera un campo magnetico molto intenso (se il circuito gira abbastanza velocemente) campo magnetico iniziale: campo solare oppure prodotto da deboli correnti indotte al confine mantello-nucleo da piccole variazioni di temperatura circuito in moto: nucleo esterno

10 DINAMO AD AUTOECCITAZIONE
NUCLEO DELLA TERRA Una dinamo è una macchina elettrica rotante e serve per trasformare il lavoro meccanico in energia elettromagnetica N S

11 campo magnetico terrestre:
si estende fino circa km nello spazio è molto asimmetrico (a causa dell’interazione con campo magnetico solare e vento solare) intrappola le particelle cariche del vento solare fasce di Van Allen: regioni dello spazio intorno alla Terra con densità di particelle cariche  volte superiore alla densità normalmente presente attorno alla terra (sono responsabili delle aurore boreali)

12 FASCE DI VAN ALLEN Servono a proteggere la terra dal vento solare e dai raggi cosmici. Questo vento viene deviato fino ai poli e catturato dalle Fasce di Van Allen. Servono a proteggere la terra dal vento solare e dai raggi cosmici Questo vento viene deviato fino ai poli e catturato dalle Fasce di Van Allen

13 AURORE BOREALI

14 AURORE BOREALI

15 Questi fenomeni vengono osservati ai poli poiché sono i punti più deboli della magnetosfera
Essi sono causati dall’interazione del vento solare con l’atmosfera terrestre Essi sono causati dall’interazione del vento solare con l’atmosfera terrestre

16 Com'è fatto il Sole: l´interno
Nucleo: Produzione di energia, e trasporto per diffusione radiativa Zona di convezione: Trasporto di energia per convezione Atmosfera: La ¨superficie¨ visibile del Sole. E oltre...

17 Il Sole invisibile: magnetismo solare
Il gas del Sole è un gas particolare: in pratica completamente ionizzato: un plasma Altamente conduttivo  campo magnetico! Manifestazioni più evidenti: macchie solari: Più “fredde”: “solo” 4000 K (rispetto ai quasi 6000 K della superficie “normale”). Campo magnetico intenso: fino a 103 Gauss (oltre 1000 volte campo magnetico terrestre che e’ poco meno di 1 Gauss).

18 L’emersione del campo magnetico
Le macchie sono strutture magnetiche che emergono (fredde, solo 4000 gradi!) dall’interno del Sole. Le linee bianche rappresentano le linee di campo magentico Quando le linee si piegano (riconnettono) e spezzano creano delle tempeste.

19 Come cambia il Sole: la dinamo solare
Un modello della dinamo solare...

20 Il Sole invisibile: il campo magnetico
Il campo magnetico solare e l´atmosfera esterna: linee di forza...

21 Il Sole invisibile: la corona
La corona vista più in dettaglio: archi magnetici:

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23 Il Passato Ciclo Solare
Era vicino il picco alla fine del 2000. Linea solida discontinua media mensile. Linee tratteggiate: intervalli di predizione Linea solida continua: valore medio di predizione

24 Quando c’è una Tempesta
Quando il vento solare impatta col campo Terrestre, questo si schiaccia ed elonga. Alcune particelle entrano da dietro e sono convogliate verso i poli

25 Le aurore furono visibili anche in Texas !
Black out Nel 1989, una tempesta solare causò un black out di 9 ore, ed altri danni che durarono vari giorni. Le aurore furono visibili anche in Texas !

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27 Le Radio Galassie

28 Distanti : Da 100 milioni ad alcuni miliardi di anni luce  Universo in profondita’ 1 anno luce : miliardi di km c = km/s Per confronto : Luna dista poco piu’ di 1s luce Sole dista 8m 16s luce Plutone e’ a 5h e mezzo luce Stelle piu’ vicine ad alcuni anni luce

29 Very Large Array (New Mexico)
ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA, INAF - ITALY Very Large Array (New Mexico) 27 antenne di 25 m Dmax ~ 30 km Westerbork (Olanda) 14 antenne di 25 m Dmax ~ 3 km Esempi di interferometri: Westerbork (Olanda): 14 antenne di 25 metri. Dmax = 3 km ATCA (Australia): 6 antenne di 22 m. Dmax = 6 km VLA (New Mexico): 27 antenne di 25 m. Dmax = 30 km (1” a 20 cm) ATCA (Australia) 6 antenne di 22 m Dmax ~ 6 km 1” a 20 cm RADIOASTRONOMY

30 Segnale debolissimo circa = 100 W alla dist della luna Dist di 1 miliardo di anni luce, risulta potenza ENORME = 1036 W cioe’ Tale energia puo’ esser prodotta solo da quantita’ di materia pari a 100 milioni -1 miliardo di masse come il sole E = mc2

31 BUCO NERO Il buco nero esercita attrazione gravitazionale talmente forte che non lascia sfuggire niente nemmeno la luce Se il Sole fosse un buco nero : avrebbe raggio di 3 Km e 1 cucchiaino peserebbe 10 miliardi di tonnellate

32 Il buco nero ha una forza di gravita’ talmente forte
che non lascia sfuggire niente, nemmeno la luce vfuga = (2GM/R)1/2 = c (G = SI) Risulta : M = Mterra R = 9 mm M = Msole R = 2.8 km ρ = ρH2O M = 1000 Msole R = 3100 km ρ = ρH2O M = 108 Msole R = km ρ = 2 ρH2O (2 U.A.) 108 = = 100 milioni

33 ~2 kpc Nucleo (Buco Nero) M87 – Virgo A

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37 A2218 z = 0.171 Size  400 kpc pari a circa 1.5 milioni di anni luce
…..milioni di miliardi di km

38 A 2744 Radio - Xray X-Ray brightness Temperature

39 Campo Magnetico in un ammasso di galassie
MAGNETIC FIELD ENERGY CAN INCREASE BY GREATER THAN A FACTOR OF IN LOCALIZED REGIONS BECAUSE OF COMPRESSION/ TURBULENCE (Roettiger et al. 1999) Gas density Temperature Magnetic field pressure

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43 Grazie