onde elettromagnetiche da 0.001 ev a più di 50 kev
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Onde elettromagnetiche
Da 0.001 eV a più di 50 keV
Emissione
Una carica emette onde elettromagnetiche se è sottopostaad una accelerazione
E sia (Approssimazione di Thomson)
Equazione di Larmor
Fenomeni di emissione
Emissione per fotoemissione
Emissione di sincrotrone
Emissione per Compton inverso
Emissione per bremsstrahlung
Bremsstrahlung
Un elettrone che collide con uno ione viene accelerato e
genera onde elettromagnetiche (nella banda X se è molto
veloce)
In una nube stellare la potenza è proporzionale al quadrato della
densità di ioni, quindi stimando la potenza emessa e le dimensioni è possibile conoscerne la struttura
Radiazione di sincrotrone
Una carica che si muove perpendicolare in un campo magnetico segue traiettorie
circolari di raggio
accelerando e quindi irradiando
Compton inverso
Un fotone di grande lunghezza d’onda urta un elettrone molto veloce che
gli cede parte della sua energia trasformandolo in
fotone X
Conservazione della quantità di moto
Fotoemissione
nucleo
elettrone
ENERGIA
ATOMO nello stato FONDAMENTALE
nucleo
elettrone
ATOMO nello stato ECCITATO
nucleo
ATOMO diseccitat
o
fotone
elettroneUn elettrone che riceve energia passa ad un livello energetico superiore per qualche istante;
tornando al livello fondamentale emette un fotone X se l’elettrone appartiene ad uno dei livelli più
interni
Raggi X e Astronomia
Temperatura Temperatura CaratteristicaCaratteristica
104-106 K (10 mila / 10 milioni
di gradi Kelvin)
Oggetti che emettono in X
* Regioni di gas caldo* Corone stellari* Stelle di neutroni* Resti di supernova * Gas negli ammassi di galassie * Nuclei Galattici attivi
Lunghezza d’onda 0.01nm / 10nm
Resti di Supernova
Nebulosa del Granchio (in X) Nebulosa del Granchio (in ottico)
- Evento molto raro (1-2 per secolo)
- Enormi quantità di energia sprigionata (81% trasportata via da neutrini)
Pulsar X in Sistemi Binari
In un sistema binario come Cen X3 una pulsar ruota attorno ad una stella
eclissandosi a vicenda
- Trasferimento di massa tramite disco di accrescimento
- Produzione di raggi X nel plasma vicino alla superficie della stella di neutroni
Nuclei Galattici attivi (AGN) e Black Hole
La materia precipita a spirale verso il buco nero (106 – 109 masse solari) e, surriscaldandosi, emette raggi X
Il Sole nella banda X
L’emissione X ha origine nella corona solare (1 – 10 milioni di gradi K)
Le zone brillanti sono quelle più attive e calde
Le zone più scure corrispondono ai buchi coronali più freddi
Il Sole nella banda X
Il Sole in X mostra una grande varietà di
strutture coronali
Archi coronali
Il ciclo solare nella banda X
La banda X permette di registrare e studiare la variazione periodica dell’attività solare (in particolare
nei periodi di minima attività il Sole scompare)
A cosa serve l’Astronomia in raggi X
• Fenomeni energetici solari e implicazioni sul clima terrestre
• Resti di supernova, stelle di neutroni e buchi neri
• La ricerca di "materia oscura" nell'universo
• Il fondo di radiazione cosmica ad alta energia e gli oggetti astronomici nel lontano universo
… ma alla fine?
«E, se trovassimo risposta a quest’ultima domanda [perché l’universo esiste] decreteremmo il definitivo
trionfo della ragione umana, poiché allora conosceremmo il pensiero stesso di Dio»
Stephen Hawking