Cosmologia con la radiazione cosmica di fondo

Documenti analoghi
Come mai da millenni stiamo tutti col naso all insù?

Stefano Borgani Dipartimento di Fisica Universita di Trieste (INAF & INFN - Trieste)

Il modello cosmologico standard e l enigma dell espansione

Astrofisica e cosmologia

Cosmologia. AA 2012/2013 Alessandro Marconi Dipartimento di Fisica e Astronomia

passato, presente e futuro dell universo

L Universo secondo la Fisica moderna

Cosmologia. AA 2011/2012 Alessandro Marconi Dipartimento di Fisica e Astronomia

Cartoline dal big bang. Carlo Baccigalupi SISSA, settore di Astrofisica

Sull Espansione dell Universo. Silvano Massaglia Dipartimento di Fisica Università di Torino

Modello Cosmologico Standard Paola M. Battaglia

1965: LA SCOPERTA DELLA RADIAZIONE COSMICA DI FONDO. Mario Zannoni

IL DESTINO DELLA COSTANTE COSMOLOGICA L ERRORE PIÙ GRAVE DI EINSTEIN

Universo in evoluzione. Universo statico. modifica delle equazioni di campo della R.G. costante cosmologica. Albert Einstein

La radiazione di corpo nero - II. Edoardo Milotti CdS Fisica A. A

APPUNTI DI COSMOLOGIA. by Andrea Grieco

Lezione 7. Cenni di cosmologia (parte II osservazioni dell'universo lontano: due esempi)

A. Zacchei "Frequency maps generation"

TEORIA DELLA RELATIVITA

Di che cosa è fatto l Universo? Graciela Gelmini, University of California, Los Angeles (UCLA)

Appunti di Cosmologia

Introduzione alla Cosmologia Fisica Lezione 15

MASSIMILIANO LATTANZI UNIVERSITÀ DI FERRARA

Filippo Mannucci Istituto Nazionale di Astrofisica Osservatorio Astrofisico di Arcetri

Lucio Paternò Dipartimento di Fisica e Astronomia Università di Catania

Il lato oscuro dell universo

Docente: Alessandro Melchiorri

Elementi di Astrofisica Dotti anno

E noto che la luce, o radiazione elettromagnetica, si propaga sottoforma di onde. Un onda è caratterizzata da due parametri legati fra loro: la

Corso di introduzione all'astrofisica A.A. 2013/2014. Programma svolto

Si fuit aliquod tempus antequam faceres caelum et terram

Planck scruta il Big Bang. Carlo Baccigalupi SISSA, settore di Astrofisica

Materia oscura nell Universo

Relativita e Cosmologia. Relativita Generale Cosmologia Elementare Modello Standard dell Universo

Capitolo Primo Le tappe principali della cosmologia

5 CORSO DI ASTRONOMIA

Le origini dell'universo e l'eco del Big Bang. Carlo Baccigalupi Astrofisica, SISSA Conviviale Lions, 10 Febbraio 2016

Parsec Magnitudine apparente Magnitudine assoluta Metodo delle Cefeidi Legge di Stefan Paradosso di Olbers Teoria dell universo inflazionario Modello

L Universo visto da Planck. Carlo Baccigalupi SISSA, settore di Astrofisica

Origine ed Evoluzione dell Universo. Lezione 16

Breve storia della cosmologia e del ruolo della radiazione cosmica di fondo

Sito web per slides lezioni: oberon.roma1.infn.it:/alessandro/astro2015/

Cosmologia Semplice: La Cosmologia Moderna. Stefano Spagocci GACB

Origine ed Evoluzione dell Universo. Lezione 16

Lezione 6. Cenni di cosmologia (parte I il modello cosmologico standard)

UNIVERSO STATICO E UNIVERSO IN ESPANSIONE

L eco. del Big Bang. Carlo Baccigalupi SISSA, settore di Astrofisica

Bande elettromagnetiche, brillanza superficiale, intensità specifica

La prepotenza della gravità! Stefano Covino INAF / Osservatorio Astronomico di Brera

Unità 2 - L ambiente celeste

Tutti i colori dell Universo. Roberto Battiston INFN e Universita di Perugia Laboratori di Frascati 6 ottobre 2004

Lezione 5. Cenni di cosmologia (parte I il modello cosmologico standard)

M CR C O R MO M ND N O

CAPITOLO 6 MISTERI INSOLUTI

mercoledì 13 febbraio 2013 Universo Primitivo Adriano Fontana INAF - Osservatorio Astronomico di Roma Università La Sapienza - Roma

Astronomia Parte V Cosmologia

Unità 2 - L ambiente celeste

Olimpiadi Italiane di Astronomia MAGNITUDINI

Unità 2 - L ambiente celeste

Lezione 11/1/2013. Sito web per slides lezioni: oberon.roma1.infn.it:/alessandro/astro2012/

Lezione 5. Cenni di cosmologia (parte I il modello cosmologico standard)

TEMPERATURA D ANTENNA Rumore d antenna, origine ed effetti sul rapporto S/N nelle applicazioni via satellite o in radioastronomia

Cosmologia AA 2016/2017 Prof. Alessandro Marconi

Lo spettro di corpo nero

Cosmologia Semplice: La Cosmologia Classica. Stefano Spagocci GACB

L Effetto Sunyaev-Zel dovich

Astronomia Lezione 26/1/2012

Magnitudini e Diagramma H-R Giuseppe Cutispoto

Introduzione al laboratorio di strumentazione spaziale I e II

Origine e destino dell Universo. Lezioni d'autore di Claudio Censori

INTRODUZIONE ALLA. Comune e Biblioteca di Gorla Minore. Lez.5 - Cosmologia 1

DATI OSSERVATIVI. Capitolo Il paradosso di Olbers

Astroparticelle: uno strumento per indagare l universo

G. Battistoni. Sommario

L ESPANSIONE DELL UNIVERSO

Astroparticelle: uno strumento per indagare l universo

MODELLO DI UNIVERSO NELLA BIBBIA

Spettro di corpo nero, temperatura di brillanza e temperatura di antenna

Astrofisica e Particelle

La Misura del Mondo 7 Età e dimensioni. dell Universo. Bruno Marano Dipartimento di Astronomia Università di Bologna

Un viaggio nel tempo di 14 miliardi di anni

s at a ica Teoria del Big Bang Teoria inflazionaria Energia Oscura

25 settembre Roberto De Pietri

Che cos è Planck e a che cosa serve

Unità Didattica 7 L Universo delle Galassie

Misteri nell Universo

E F F E T T O. Doppler

The dark side of the Universe. Francesco Berrilli Dipartimento di Fisica Universita` di Roma Tor Vergata

Struttura a Larga Scala

La discussione di Weierstrass applicata all equazione di Friedmann

L origine dell universo

Spettro delle onde elettromagnetiche. Ottica: luce visibile leggi della riflessione e rifrazione

I molti volti dell'universo

Onde gravitazionali: la musica dello spaziotempo

Introduzione all Astrofisica AA 2017/2018

1. Le caratteristiche delle stelle 2. La vita e la morte delle stelle 3. Le galassie 4. L universo e il Big Bang

Alessandro Melchiorri Universita di Roma La Sapienza

Transcript:

Cosmologia con la radiazione cosmica di fondo Paolo Natoli Università di Ferrara e INFN Nazzareno Mandolesi Copenahgen 9 th June 2011

Il Grande Carro, così come visibile ad Arles settembre 1888, alle 22.30 locali.

Paradosso di Olbers, 1823: Perché il cielo notturno appare scuro? Sir Thomas Digges, 1576: infinite stelle Halley Keplero Cheseaux

Edgar Allan Poe (!), 1848 Se la successione delle stelle fosse infinita, il fondo del cielo si presenterebbe di una luminosità uniforme come quella della Galassia, in quanto non esisterebbe nessun punto in tutto il cielo sul quale non vi sia una stella. Il solo modo, dunque, con cui [...] possiamo spiegare i vuoti che il nostri telescopi osservano in tutte le direzioni, è supporre che la distanza di quel fondo [luminoso] invisibile sia talmente immensa che nessun raggio da esso abbia fatto ancora in tempo a raggiungerci. (da Eureka, a prose poem ) L universo ha un età finita!

v = H d 0 Edwin Hubble, 1929: Le galassie si allontanano E la loro luce si arrossa redshift z = λ λ oss em λ em

Spettro (luce scomposta ) del Sole a confronto con quella proveniente da stelle su galassie lontane Redshift

Espansione = Big Bang? Il cielo notturno è scuro Vale la legge di Hubble L universo, su grande scala, appare identico a se stesso (isotropia) Crediamo di non essere osservatori privilegiati (principio cosmologico o copernicano ) => L universo deve essere isotropo rispetto a tutti i suoi punti, cioè deve essere omogeneo. Abbiamo una teoria della gravitazione che sembra funzionare (la relatività generale di Albert Einstein)

Lo spazio può essere curvo!

density = destiny

Effetto dell energia oscura L. Termine di costante cosmologica introdotto da Einstein nel 1917 e poi ritrattato

Il Big Bang è stato caldo? L universo in passato era più piccolo. La sua densità era maggiore di quella attuale Allora doveva essere più caldo. Se questo è vero, deve esserci un fondo di radiazione che lo permea. Per il principio cosmologico, essa ci deve apparire isotropa.

Radiazione fossile Testimonianza di una fase calda dell universo: Una prova del Big Bang Il cielo nelle microonde: Emissione uniforme, con una distribuzione di equilibrio (corpo nero), a T = 2.7 K (circa tre gradi sopra lo zero assoluto) CMB

Una storia di non scoperte : 1 Da Herzberg, Spectra of Diatomic Molecules, 1950: Dall analisi dell intensità delle righe [del CN] a K=0 e K=1 si deduce [ ] una temperatura di 2.3 K, che ovviamente non non ha un significato particolare Così Herzberg si è giocato il suo (secondo) Nobel

Una storia di non scoperte : 2, 3, 4, Fred Hoyle George Gamow Gamow (1948) predice T=50 K, poi (1956) T=6 K Alpher e Herman (1948) predicono T=5 K (!) Hoyle (1950) giudica tutto ciò inverosimile e ne deduce che la teoria del Big Bang è una bufala Shmaonov (1957) riosserva la CMB a 4 3 K. Nessuno (neanche lui) la riconosce come tale

La scoperta, infine (1964) Primo premio Nobel per la CMB (1978)!

Cosmic Microwave Background Radiation Overview The oldest light or the first light of the Universe Discovered the remnant afterglow from the Big Bang. à 2.7 K Blackbody radiation, Discovered the patterns (anisotropy) in the afterglow. à angular scale ~ 7 at a level ΔT/T of 10-5 (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe): à angular scale ~ 15 2009 Planck à angular scale ~ 5, ΔT/T ~ 2x10-6, 30~867 Hz

Mather e Smoot vincono, nel 2006, il secondo Nobel per la CMB.

Cosmic Microwave Background Radiation Overview The oldest light or the first light of the Universe Discovered the remnant afterglow from the Big Bang. à 2.7 K Blackbody radiation, Discovered the patterns (anisotropy) in the afterglow. à angular scale ~ 7 at a level ΔT/T of 10-5 (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe): à angular scale ~ 15 2009 Planck à angular scale ~ 5, ΔT/T ~ 2x10-6, 30~867 Hz

F.R. Bouchet - The fundamental characteristics of our Universe - Planck 2013 results - ESA HQ, Paris

Da dove vengono le anisotropie? L universo non è omogeneo, a piccola scala La sua struttura su grande scala forma un pattern chiamato ragnatela cosmica, creato dalla gravità I semi di queste perturbazioni erano presenti nell universo primordiale: il CMB ne conserva l impronta

Come si formano le anisotropie?

Le anisotropie viste da Planck

Questione di scala (angolare)

Uno strumento per misurare i parametri cosmologici! 25/02/16 33

Conclusioni Un secolo di progressi Da un solo fatto nel 1900 a centinaia di fatti oggi Dall introduzione (non necessaria) della costante cosmologica nel 1917 all evidenza di energia oscura. Sei parametri di un semplice modello descrivono (quasi) perfettamente tutto lo scenario Ma troppe cose rimangono da capire.. Natura di energia e materia oscura Onde gravitazionali primordiali Anomalie del modello standard

Noi, con tutta la chimica, siamo (quantitativamente) una minoranza nell universo

Nulla di nuovo sotto il sole

The scientific results that have been presented are a product of the Planck Collaboration, including individuals from more than 100 scientific institutes in Europe, the USA and Canada Planck is a project of the European Space Agency -- ESA -- with instruments provided by two scientific Consortia funded by ESA member states (in particular the lead countries: France and Italy) with contributions from NASA (USA), and telescope reflectors provided in a collaboration between ESA and a scientific Consortium led and funded by Denmark.