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
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Emissione
Una carica emette onde elettromagnetiche se è sottopostaad una accelerazione
E sia (Approssimazione di Thomson)
Equazione di Larmor
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Fenomeni di emissione
Emissione per fotoemissione
Emissione di sincrotrone
Emissione per Compton inverso
Emissione per bremsstrahlung
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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
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Radiazione di sincrotrone
Una carica che si muove perpendicolare in un campo magnetico segue traiettorie
circolari di raggio
accelerando e quindi irradiando
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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Il Sole nella banda X
Il Sole in X mostra una grande varietà di
strutture coronali
Archi coronali
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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)
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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
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… 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