I mostri del cielo incontri con la ricerca

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1 INAF-Osservatorio astronomico di Brera Angela Iovino Ammassi di galassie super massicci: distorsioni gravitazionali I mostri del cielo incontri con la ricerca

2 INAF-Osservatorio astronomico di Brera Angela Iovino In altre parole: la gravita al lavoro! I mostri del cielo incontri con la ricerca

3 Ma perche non andare oltre Newton e la mela!

4 Il Cannone delle Orbite di Newton Costante di Gravitazione Universale m m 1 2 F=G x R2

5 Le Orbite dei Pianeti attorno al Sole m m 1 2 F=G x R2

6 F = G x m 1 m 2 Legge di Newton della R 2 Gravitazione Universale Potere Unificante Potere Predittivo

7 F = G x m 1 m 2 Legge di Newton della R 2 Gravitazione Universale Sistema solare

8 F = G x m 1 m 2 Legge di Newton della R 2 Gravitazione Universale Potere Unificante Potere Predittivo La storia della scoperta di Nettuno

9 ( ) Adams??? ( ) Leverrier Irregolarita nel moto di Urano

10 26-Sett-1846 Nettuno! Adams ( ) Leverrier ( )

11 Problema della precessione del perielio di Mercurio! 1860: irregolarita nel moto di Mercurio m m Legge di Newton 1 2 F= G x della 2 R Gravitazione Universale

12 F = G x m 1 m 2 Legge di Newton della R 2 Gravitazione Universale 1% non e spiegato dalla legge di Newton!

13 Leverrier E se la soluzione trovata per le anomalie di Urano andasse bene anche per Mercurio?? Ipotizza la presenza di un nuovo pianeta:

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15 Leverrier E se la soluzione trovata per le anomalie di Urano andasse bene anche per Mercurio?? Ipotizza la presenza di un nuovo pianeta:

16 Lord Kelvin parla della bellezza e la chiarezza della scienza fisica oscurata solo da piccoli dettagli ancora incompresi Apr 1900 Tra i dettagli che la teoria dinamica di Newton non riusciva a spiegare andava annoverato anche il problema della precessione del perielio di Mercurio

17 ( ) Spiega la precessione del perielio di Mercurio! Albert Einstein La teoria della Relativita Generale (1916)

18 Predizione di Einstein: Il campo gravitazionale del Sole deflette la luce!

19 E quindi la posizione apparente di una stella in cielo La Stella e qui! Predizione di Einstein: Il campo gravitazionale del Sole deflette la luce!

20 e spostata a causa della deflessione! Ma sembra sia qui! Predizione di Einstein: Il campo gravitazionale del Sole deflette la luce!

21 Test della Predizione di Einstein: Il campo gravitazionale del Sole deflette la luce?? Le stelle son qui! Le posizioni in cielo delle stelle son note con grande accuratezza ci aspettiamo che attraverso cui passa che il campo di gravita del sole curvi lo spazio passa la luce delle stelle!

22 Test della Predizione di Einstein: Il campo gravitazionale del Sole deflette la luce?? Ma appariranno qui! Le posizioni in cielo delle stelle son note con grande accuratezza ci aspettiamo che attraverso cui passa che il campo di gravita del sole curvi lo spazio passa la luce delle stelle!

23 Test della Predizione di Einstein: Il campo gravitazionale del Sole deflette la luce?? Ma appariranno qui! Durante una eclisse! Quando la luce delle stelle passa vicino al sole, sembrera che le stelle si spostino Ma occorre poterle osservare di giorno!!

24 Test della Predizione di Einstein: Misure durante l eclisse di sole del 1919

25 Test della Predizione di Einstein: Misure durante l eclisse di sole del 1919 Sir Eddington capitano una spedizione su un isola della costa occidentale dell Africa, mentre un altro gruppo fece le misure dal Brasile.

26 New York Times 10 novembre 1919 Misure durante l eclisse di sole del 1919 Test della Predizione di Einstein:

27 Ma il campo di gravita' del sole e' certamente debole se confrontato con quello degli oggetti dell'universo distante! Immagine ammasso In questo caso, dato che i campi di gravita son piu forti, ci aspettiamo fenomeni ben piu' vistosi!!

28 Sono noti i fenomeni spettacolari prodotti dalla gravita quando si ha a che fare ad esempio con galassie interagenti, gruppi di galassie Gravita in azione su scala cosmica!

29 Ci aspettiamo immagini altrettanto spettacolari dovute all effetto della gravita sul cammino della luce che e passata attraverso campi gravitazionali forti nel suo cammino verso di noi! Una sorta di miraggio cosmico o gravitazionale in analogia con il fenomeno che talora si osserva nei deserti oppure d estate lungo le strade assolate!

30 1978 Occorrera attendere il progresso delle tecnologie osservative per veder in azione il fenomeno di miraggio gravitazionale su scala cosmica! La scoperta di due quasar gemelli

31 Miraggio gravitazionale su scala cosmica Quasar Imagine A Reale posizione del Quasar Galassia Lente Quasar Imagine B Cosa si osserva al telescopio

32 Fu una notizia da prima pagina! Il caso del quasar doppio non solo dimostro la potenza dell intuizione originale di Einstein, ma fu anche la prova del fatto che gli enigmatici quasar si trovano a grandi distanze cosmologiche. Quasar osservato dal radio-telescopio VLA

33 A seconda della forma dell oggetto massiccio che funge da lente, cambia la forma del miraggio gravitazionale osservato: Da allora si son moltiplicati i casi noti di miraggio gravitazionale

34 Di che forma e la lente? Una lente a simmetria sferica da origine ad un anello di Einstein

35 Di che forma e la lente? Una lente elongata da origine ad una croce di Einstein

36 Ammasso di galassie Abell 1689 Di che forma e la lente? Lenti multiple danno origine ad archi e archetti

37 Ammasso di galassie SDSS J

38 Ammasso di galassie SDSS J

39 Esempio di deformazione da miraggio gravitazionale! Un soggetto noto

40 Esempio di deformazione da miraggio gravitazionale!

41 Esempio di deformazione da miraggio gravitazionale!

42 Le immagini son belle ma cosa ne impariamo? Le lenti gravitazionali son diventate uno degli strumenti importanti della cosmologia contemporanea!

43 1. Sono il telescopio piu grande che esista in natura! Grazie al fenomeno di lente gravitazionale possiamo vedere le galassie piu distanti e quindi piu giovani nell universo.

44 2. Aiutano nella ricerca di Buchi Neri a-low

45 2. Aiutano nella ricerca di Buchi Neri a-low_mpeg.mpg

46 2. Aiutano nella ricerca di Buchi Neri a-low_mpeg.mpg

47 3. e di pianeti extra-solari

48 3. e di pianeti extra-solari a-low_mpeg.mpg

49 4. Permettono di esplorare il lato oscuro del cosmo! a-low_mpeg.mpg

50 Ossia tutta quella materia che non emette luce ma fa sentire il suo effetto grazie alla forza di gravita a-low_mpeg.mpg

51 galassie = parte luminosa dell universo a-low_mpeg.mpg

52 galassie = parte luminosa dell universo a-low_mpeg.mpg

53 a-low_mpeg.mpg ma non sempre la distribuzione della luce (=galassie) ben traccia la distribuzione sottostante di popolazione (= massa)!

54 Come vedere tutta quella materia che non emette luce ma fa sentire il suo effetto grazie alla forza di gravita? a-low_mpeg.mpg

55 a-low_mpeg.mpg La distribuzione cumulativa della materia nell universo (sia oscura che luminosa) altera il cammino della luce che ci raggiunge dalle galassie piu distanti.

56 Quindi le immagini delle galassie piu distanti mostreranno piccole ma percettibili distorsioni, memoria di tutta la materia incontrata nel loro percorso sino a noi.

57 Quindi le immagini delle galassie piu distanti mostreranno piccole ma percettibili distorsioni, memoria di tutta la materia incontrata nel loro percorso sino a noi.

58 Tomografia dell Universo E possibile quindi ricostruire in 3-D la distribuzione della materia interposta fra noi e le galassie osservate.

59 E confrontare direttamente la distribuzione della materia LUMINOSA

60 e di quella OSCURA!

61 Il cerchio e completo! Non solo abbiamo osservato cio che Einstein aveva predetto con intuizione straordinaria, ma possediamo uno strumento estremamente importante per l astronomia di oggi.

62 Ringraziamo per le immagini: 1919 Eclipse: National Maritime Museum, Greenwich Q : J. Rhoads, S. Malhotra, I. Dell'Antonio (NOAO) / WIYN / NOAO / NSF Identical quasars: STScI (George Rhee) Quasar diagram: NASA / CXC / M. Weiss Lens shape diagrams: European Space Agency Einstein ring: STScI, Imperial College, S. Warren Einstein Cross: ESA and NASA Abell 1689: N. Benitez (JHU), et al, and the ACS Science Team, ESA, NASA Gravitational lensing: NASA, ESA, J. Blakeslee and H. Ford (JHU)) Arcs: ESA, NASA, J.-P. Kneib (Caltech / Obs. Midi-Pyrénées) and R. Ellis (Caltech) Lensing animation: Frank Summers (STScI) Microlensing: NASA and Dave Bennett (University of Notre Dame, Indiana) CL : European Southern Observatory Planet search: OGLE Collaboration ALBERT EINSTEIN and related rights / of The Hebrew University of Jerusalem, used under license. Represented by the Roger Richman Agency, Inc., Full circle: NASA, ESA, A. Bolton (Harvard-Smithsonian CfA) and the SLACS Team Shear images: NASA, ESA, R. Massey (Caltech) and D. Wittman/Bell Labs/Lucent Other images and animations: NASA, STScI, ESO. Un grazie speciale a D. Bottini per l aiuto con I diversi formati!