Programma Incontri Luce Dalle Stelle 2016/17 Lunedi h il 14/,21,28/11-5/12/2016-9,16/1/2017

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1 Programma Incontri Luce Dalle Stelle 2016/17 Lunedi h il 14/,21,28/11-5/12/2016-9,16/1/ A come Astronomo: i corpi celesti, i telescopi, i computers (Corbelli-Romoli) 2. Osservare le stelle: magnitudini, classificazione (Marco Romoli) 3. La vita delle stelle: diagramma HR, evoluzione, nucleos. (Daniele Galli) 4. L universo che evolve: spettroscopia! e chimica (Laura Magrini) 5. Dalle nebulose alle galassie: storia, luce e materia oscura (Edvige Corbelli)! 6. Cosmologia e le onde gravitazionali (Guido Risaliti) 7. L'astrofisica ad Arcetri: visita, ricerche, osservazioni - 2 Turni Febbraio 1-2/ TEST + Osservazioni ai telescopi professionali & visita VIRGO date da decidere!

2 Lezione 1 A come Astronomo: i corpi celesti, i telescopi, i computers parte!prima!(edvige!corbelli2oaa)! 1. Una finestra sull Unniverso: la Via Lattea e le galassie 2. Segnali dallo spazio: osservare la luce a diverse frequenze 3. Il computer come laboratorio : simulare l universo che evolve!!!parte!seconda!(marco!romoli2unifi)! 4. Segnali dallo spazio: come funzionano i telescopi 5. I siti di osservazione e la strumentazione astronomica 6. Siamo soli nell Universo? Alla scoperta degli esopianeti!

3 Luci!nell Universo! - L immagine profonda di HST cattura le luci di galassie vicine e lontane!! - Le galassie sono i mattoncini cosmici, formano oggi strutture complesse non omog. - Questi mattoncini non sono tutti uguali - La luce delle galassie e solo tracciante della materia cosmica!

4 Uno!sguardo!al!cielo!

5 Dove!sono!le!galassie!?! Nubi%di%Magellano:%964%in%Persia%Al%Sufi%le%chiamava% al=bakr %ovvero% le%pecore%degli%arabi%del%sud

6 Dove!sono!le!galassie!?! Una!mappa!di!tuBo!il!cielo!(simile!ad!un!planisfero!della!Terra)!ci!fa!intendere!che!viviamo!in! una!galassia!a!spirale,!circondata!da!piccole!galassie!satellig!di!forma!irregolare.!ma!dove!sono! le!altre!galassie!?!ad!occhio!nudo!e!dal!nostro!emisfero!ne!vediamo!forse!una.andromeda!!

7 La!Via!LaBea:! visione!da!un! suo!satellite!

8 Una mappa del cielo-la Via Lattea ammassi globulari ammassi aperti galassia a spirale nebulosa gassosa polvere stelle

9 La!Galassia! come!! Laboratorio!

10 La!radiazione!eleBromagneGca! Frequenza,!energia! lunghezza!d onda! I nostri occhi vedono solo il visibile. Intensità del Sole 1- Emissione del Sole 2- Trasparenza dell aria 0% 50% trasparenza gamma X UV vis. IR radio 100%

11 Da!Terra!o!dallo!spazio?! Vis!2!HST! Vis!2!HST! BOOMERANG! X2!Chandra! UV!2!Galex! IR!2!IRAS! Radio!2!WMAP! gamma X UV vis. IR mm radio TIRGO! Medicina! LBT! VST!

12

13 Le galassie..bassissima!densita :!!!un!sole!in!un!cubo!con!4000!anni!luce! di!lato!!!!!!!distribuzione!non!uniforme:!mappa!del!cielo! profondo!obenuta!!sobraendo!le!stelle!della!nostra!galassia!

14 Anche!un!fuggente!sguardo!caBura!nella!noBe!le!luci!di!una!molGtudine!di!stelle!della!Via! LaBea,!la!galassia!in!cui!viviamo.!

15 E!quella!che!appare!agli!sguardi!aBenG!come! un oggebo!nebulare,!e!andromeda,!una! galassia!grande!quanto!la!nostra!e!distante! 2.5!milioni!di!anni!anni!luce!(la!luce!che!vediamo!oggi! e!stata!emessa!quando!appariva!sulla!terra!il!primo!homo!erectus)!

16 Proprio%perche %lontana%ne%vediamo% solo%la%parte%centrale;% se%i%nostri%occhi%fossero%sensibili%a% tuea%la%sua%luce% Andromeda%ci%apparirebbe%grande% almeno%come%4%lune%!% La!luce!aBraversa!la!Luna!in!1! centesimo!di!secondo,!per! abraversare!il!disco!si!andromeda!ci! vogliono! !anni!!!!

17 Le diverse facce della galassia di Andromeda radio:!gas!idrogeno! millimetrico:!molecole! Infrarosso:polvere! visibile:!stelle!evolute! ultraviolebo:!stelle!giovani! raggi!x:!resg!di!stelle!

18 Una!bella!spirale!!vista!di!piaBo!con!il!suo!compagno:!M51,!Il!mulinello!cosmico!

19 Una!galassia!a!spirale!vista!di!taglio!!

20 Chi!sono!i!nostri!vicini?! (1!kpc!=!3262!anni!luce)!

21 La!piccola!Nube!di!Magellano!

22 Galassia!nana!irregolare!del!Gruppo!Locale!

23 Galassia!spirale:!sferoide!+!disco!

24

25

26

27 Classificazione!! morfologica!!la!sequenza!di!hubble!!! Ellidche! Spirali!!!!! Irregolari! %Con%gli%anni%la%speEroscopia% ha%evidenziato%che:% quelle%a%disco%hanno%gas%e% formano%%stelle%;%hanno%mo4% rotazionali%ordina4%

28 %%Le%galassie%%% sferoidali% (ellikche)% hanno% esaurito%il% carburante% (gas)%e% formano% poche% stelle.% % Si%trovano% spesso%in% grandi% gruppi%di% galassia% chiaman% ammassi.% Galassie%nell ammasso%della%vergine:%un%ammasso%distante%da%noi%50%milioni%di%anni%luce%(la%luce%che%riceviamo%% oggi%è%parnta%da%questo%ammasso%quando%da%noi%si%sono%esnnn%i%dinosauri).% In%cielo%esso%occupa%una%superficie%di%120%gradi%q.%%(500%dischi%lunari)%e%conNene%oltre%2000%galassie.%

29 Di!cosa!e!faBa!una!galassia!a!spirale?! Le!galassie!sono!grandi!laboratori!dove!il!gas!viene!trasformato! in!stelle.!galassie!come!la!nostra!o!andromeda!hanno:! Una!massa!stellare!pari!a!10!miliardi!di!stelle!come!il!sole! Una!massa!di!gas!pari!a!5!miliardi!di!volte!quella!del!sole! Il!10250%!del!gas!soBo!forma!di!nubi!molecolari!dove!si!formano!le!stelle! Polveri!cosmiche,!e!al!loro!centro!un!buco!nero!supermassiccio.! E!anche!qualcos altro!che!non!emebe!o!assorbe!luce..!

30 sferoide! disco! Galassia!a!spirale!vista!di!taglio! e!vista!di!piabo.!ruota! e!anche!abbastanza!veocemente!piu!di!quanto!dovrebbe!!

31 NGC5055:!il!gas!neutro,!immagine!radio!

32 Il!gas!si!estende!ben!oltre!il!disco!luminoso,!come!i!petali!intorno!agli!stami!di!un!fiore.!! USIAMO!LA!RIGA!A!212CM!DELL IDROGENO!!PER!TRACCIARE!LA!CURVA!OLTRE! IL!DISCO!OTTICO.!In!assenza!di!stelle!la!curva!dovrebbe!decrescere.!

33 L enorme!spazio!fra!le!stelle! Circa%1%stella%per%ogni%cubo%di%%7%anni%luce%di%lato%

34 STELLE: la nube molecolare si contrae e frammenta. I frammenti hanno masse diverse e formano stelle di massa diversa. Il processo è attuale e osservabile. Evoluzione: le stelle non collidono mai fra di loro! R Sun!!7x10 10!cm;!D Sun2αCen!!10 19 cm!! GALASSIE: non è possibile stabilire come avviene il processo di formazione perchè il collasso delle nubi cosmiche è avvenuto 10 miliardi di anni fa e non avviene oggi. Evoluzione: le galassie possono anche collidere fra di loro! R gal!!10 23!cm;!D MW2M31!!2x10 24 cm!!

35 Le!galassie!si!abbracciano,!a!volte!fino!a!fondersi!!

36 !embrione!di!una!galassia!rigenerata!

37 Abbraccio!fra!la!Via!LaBea!e!Andromeda!

38 Collisioni!fra!galassie! Le!collisioni!fra!galassie!sono!un!fenomeno!abbastanza!frequente!e!speBacolare! Collisioni!fra!2!grandi!galassie!sono!rare.!TuBavia!noi!collideremo!con!la!galassia!di! Andromeda!che!si!sta!avvicinando!a!!noi!con!velocità!di!circa!300!km/s! Le!collisioni!fra!una!grande!galassia!e!una!piccola!sono!invece!molto!frequenG! Le!collisioni!sGmolano!la!formazione!di!nuove!stelle! E!aBraverso!le!collisioni!che!le!galassie!!possono!evolvere! Le!simulazioni!numeriche!!ci!aiutano!a!conoscere!i!prodod!delle!collisioni!!

39 -Le galassie tuttavia possono collidere fra di loro grazie alla materia oscura -Durante la collisione fra galassie le stelle e la m.o. tuttavia non collidono vedi: 3_swarm.mov

40 Le!galassie!contengono!materia!ordinaria!e!oscura!!!!!!Ellidche!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Spirali!!!Gravità!&!!!!!!!!!!!!Gravità!&!!!!!!poca!Rotazione!!!!!!Rotazione:! TuBe!stelle,!no!gas!!Tante!stelle!,!gas!

41 Simulazione:!! 1.%simulazione%sperimentale,!riproduzione%a%fini%sperimentali%delle%condizioni%in%cui%si%verifica%un%% %%%%%%%%%%%%%%%% % % % % % %fenomeno%% 2.%(scient.)!analisi%di%un%fenomeno,%di%un%processo%o%di%un%sistema%effe>uata%a>raverso%la%costruzione%di%un% modello%matema4co%che%lo%simuli,%sviluppato%in%genere%mediante%un%elaboratore%ele>ronico%!simulazione!numerica! EsperimenG! Numerici! conoscenza!dei!processi! fisici!e!della!loro! importanza!relagva!! predizione!dell evoluzione! del!sistema!!!

42 Keplero! 1600:%Sistema%Solare% Newton! il!come! OsservaGvo! &! il!perché! Teorico!!! Ma!esiste!anche!una!terza!figura.!

43 Galileo! 1600! 2000! Sperimentale! Poiché!molG!fenomeni!celesG!non!sono! riproducibili!in!laboratorio!l Astronomo! Sperimentale!di!oggi!cerca!di!capire! fenomeni!celesg!complessi!simulandoli!al! computer.!

44 in!astrofisica!le!simulazioni!sono! importang,!perchè?! possiamo!fare!delle!misure!abraverso!le!osservazioni!ma!! non!capire!il!perchè!di!un!fenomeno!abraverso!la!sua!! riproducibilità!in!laboratorio!

45 Asped!tecnici:!Supercomputers!! (Ex)!Chiesa!di!Torre!Girona!a!Barcellona!

46 La!mappa!dell Universo!giovane,!a!t=380000!anni!! Ovvero!13.8!Gyrs!fa!(z=1100).! L universo!si!raffredda!nell espandersi:!t(z)=t0(1+z)! Oggi:!emissione!di!corpo!nero!a!T=2.73!K,!picco!nelle!micro2onde!

47

48 1. Osserviamo oggetti evoluti (oggi) e alcune condizioni iniziali (WMAP) 2. Indoviniamo i suoi ingredienti e le sue leggi 3. Simuliamo l evoluzione (calcolo numerico) 4. Confrontiamo i risultati con le osservazioni 5. Prediciamo il futuro

49 Dal!punto!di!vista!computazionale!possiamo!dire:!meno!male!che!c e!la!materia!oscura!!

50 Gli%ingredien4%%% Di cosa e fatto l Universo? 3 le notizie sconcertanti Materia! Energia!oscura! 1st!Qtr! 68%!Energia!oscura! 2nd!Qtr! 27%!Materia!oscura! 3rd!Qtr! 4.6%!Gas!intergaladco! 4th!Qtr! 0.4%!Stelle!e!gas!in!galassie! Universo!oggi!!Ω!=!frazione!della!torta! 1.!La!materia!non!e!l ingrediente!principale!dell Universo,! dominato!dall energia!oscura!!!e!quella!ordinaria,!deba! barionica,!rappresenta!solo!il!5%!!di!esso!!!

51 2.!RispeBo!alla!materia!presente!nell Universo!quella! ordinaria,!barionica,!!complessivamente!puo!raggiungere!!!il!15!%!della!massa!,!il!restante!85%!e!materia!oscura!!!!! Ordinaria! Materia% Oscura! Materia!Oscura! Gas!intergaladco! Stelle!e!gas!in!galassie!!f!=!frazione!della!torta!!f bar!(cosmica)!=0.15! 3.!Le!galassie!sono!i!maBoncini!cosmici,!!ma!il!gas!e! le!stelle!in!esse!cosgtuiscono!solo!l 1.5%!della!materia! dell Universo!ovvero!il!10%!dei!barioni.!!

52 Tuttavia la materia ordinaria e alla base del fenomeno più comune e interessante dell Universo: la trasformazione del gas in stelle e pianeti! un unico processo osservabile anche oggi! Come?! La parola a Marco..

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