Onde gravitazionali e fusione di stelle di neutroni: nascita
dell'astronomia multi-messaggero
Cristiano GuidorziFerrara, Corso Eccellenza, 24/01/2018
Cosa è successo il 17 agosto 2017?
Come studiavamo l'Universo fino a poco
tempo prima?
Il messaggero dell’universo: la radiazione elettromagnetica
Galassia Sombrero
Raggi X
Ottico
Infrarosso
Chandra X-ray Observatory
Swift
INTEGRALFermi
Il cielo in raggi X
Come si sono formati gli elementi chimici presenti
nel Sistema Solare?
E quelli pesanti, ad es. argento, oro, platino?
Figli delle stelle (massicce)
I diversi tipi di stelle visibili
Jan 24, 2018 Ferrara, Corso Eccellenza 12
L’IMPLOSIONE DEL NUCLEO STELLARE ALIMENTA LA SN
Esplosione di una SUPERNOVA (SN)
Stella massiccia pronta a esplodere come una core-collapse supernova
83%
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Le supernovae creano diversi elementi… ma quelli pesanti?
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Le supernovae creano diversi elementi… ma quelli pesanti?
Sistemi binari di NS: in miliardi di anni si avvicinano per poi fondersi!
Jan 24, 2018 Ferrara, Corso Eccellenza 18
Neutron star (r~10 km)
Abbondanze elementi nel Sistema Solare
Meteoriti condritiche
Elementi nel Sole
Scala logaritmica!
La teoria della relatività generale: molte conferme finora, ma….
le onde gravitazionali?
Relatività generale
Geometria spazio-tempo
Massa+energia
Navigatori satellitari e
relatività generale
Onde gravitazionali
„...il campo gravitazionale invariabilmente si propaga con la
velocità della luce“
Sistemi binari di NS: in miliardi di anni si avvicinano per poi fondersi!
Energia gravitazionale persa dalle stelle sottoforma di onde gravitazionali
Prima prova indiretta delle onde gravitazionali: la pulsar doppia PSR B1913+16
Nobel Fisica 1993: Hulse & Taylor
• Periodo orbitale ~ 8 ore• Velocita di avvicinamento: 3 mm/orbita
Interferometri gravitazionali: come funzionano?
GW 150914: fusione di coppia di buchi neri
Nobel Fisica 2017: LIGO&Virgo collaboration
Dal 9/2015 siamo entrati in una nuova era per l'esplorazione dell'Universo attraverso un canale nuovo e alternativo
Ma mancava ancora qualcosa...
...fino a un fatidico giorno d'estate, quando qualcosa di storico accade.
(Collaborazione LIGO e Virgo)
Un lampo di raggi gamma breve simultaneo a un'onda gravitazionale
In tutto il mondo si scatena la caccia alla possibile controparte elettromagnetica
(Collaborazione LIGO e Virgo)
la prima immagine in luce visibile a 10 ore dalla fusione delle stelle di neutroni
(Coulter+17, Science)
NGC 4993: 130 milioni di anni-luce (~40 Mpc) da noi
E dopo 2 settimane: raggi X e onde radiora
ggi X
radi
o
Pioggia di scoperte
indipendenti nelle ore/giorni successivi
(Collaborazione LiGO e Virgo)
Raggi X e gamma
Onde gravitazionali
Luce visibile e infrarossa
Onde radio Onde elettromagnetiche
Binary Neutron Star Merger GW170817
Chi erano?
Come si erano formate?
(~10 miliardi di anni fa)
Nate come coppia di stelle massicce
(con masse tra circa 8 e circa 25 masse solari)
Formazione di sistema binario di stelle di neutroni
Qui comincia la nostra storia
Fast
!sl
ow !
Un lampo di raggi gamma mooooolto debole
Visibile fino a soli 80 Mpc (=il doppio della distanza reale)(equivalente al nostro cortile di casa in senso cosmologico...)
Liso = (1.2 ± 0.6)x1047 erg/s
Getto relativistico che spazza il mezzo interstellare circostante
Un nuovo (indipendente) regolo cosmico!
Fisica nucleareAstrofisica
CosmologiaFisica fondamentale:Relatività generale
GW 170817
Siamo solo polvere delle stelle esplose come supernovae…
…o anche polvere di stelle di neutroni che si
sono fuse?
Future osservazioni di onde gravitazionali