L Universo Invisibile Dr. Massimo Teodorani, Ph.D. astrofisico
CONTENUTO DELLA PRESENTAZIONE 1. Onde elettromagnetiche e le varie frequenze 2. Fotografia nell infrarosso e nell ultravioletto 3. Intensificazione di luminescenza e Termografia 4. Astronomia in tutte le frequenze oltre il visibile, e la fisica che se ne ricava 5. Materia oscura 6. La possibilità di altre dimensioni
Siccome E = c / aumentando E diminuisce la Lunghezza d Onda L Energia viene emessa verso l esterno sotto forma di un Fotone Contemporaneamente l Elettrone ricade nel Livello di Energia più basso Improvvisamente la Temperatura aumenta e l Atomo si eccita, in maniera tale che l Elettrone salta ad un Livello più alto di Energia L emissione di Onde Elettromagnetiche si verifica semplicemente perché succede qualcosa all interno degli Atomi che costituiscono la Materia E dunque la Materia che crea Energia E
SALTI QUANTISTICI NELL ATOMO A SINISTRA E A DESTRA DELLA BANDA VISIBILE QUANTIZZAZIONE DELL ENERGIA La Materia è in grado di Assorbire ed Emettere Pacchetti di Energia sotto forma di Fotoni : ciò si manifesta come salti dell Elettrone nell Atomo da un Livello Energetico ad un altro. BANDA VISIBILE: RIGHE DI BALMER BANDA ULTRAVIOLETTA: RIGHE DI LYMAN BANDA INFRAROSSA : RIGHE DI PASCHEN
Le Onde Elettromagnetiche che noi riceviamo non sono altro che un risultato di effetti che avvengono nella Materia, specie quando essa è riscaldata, come nel caso delle Stelle X, RADIO
Onde Elettromagnetiche Il modo in cui le varie parti dell Universo comunicano tra loro Come le Riceviamo
Il mondo che ci circonda Fotografia nell Infrarosso
Il mondo che ci circonda Fotografia nell Infrarosso
Il mondo che ci circonda Fotografia nell Infrarosso
Il mondo che ci circonda Fotografia nell Infrarosso
Il mondo che ci circonda Fotografia nell Infrarosso
Fotografia nell Ultravioletto Il mondo che ci circonda
Il mondo che ci circonda Fotografia nell Ultravioletto
Il mondo che ci circonda Fotografia nell Ultravioletto
Il mondo che ci circonda INTENSIFICAZIONE DI LUMINESCENZA
Il mondo che ci circonda TERMOGRAFIA
PERCHE OSSERVIAMO L UNIVERSO IN FREQUENZE NON VISIBILI? A seconda delle frequenze utilizzate noi concentriamo l attenzione su fenomeni fisici ben precisi : ONDE GRAVITAZIONALI Movimento orbitale di grandi masse astronomiche, buchi neri e pulsar binarie, galassie in formazione, distorsioni spazio-temporali, inflazione cosmologica. ONDE RADIO LUNGHE (VLF-ELF) Fenomeni ionosferici e geofisici del pianeta. ONDE RADIO MEDIE (VHF) Fenomeni astrofisici ad alta energia non-termici (sincrotrone) e fenomeni astrofisici termici a bassissima energia. MICROONDE (UHF) Radiazione cosmologica di fondo, oggetti astronomici a bassa temperatura. INFRAROSSO Formazione stellare, oggetti astronomici a bassa temperatura, mezzo interstellare (polveri e gas), nane brune. ULTRAVIOLETTO Corone e venti stellari, stelle di tipo spettrale caldo, corona solare, fenomeni termici ad energia moderatamente alta. RAGGI X Fenomeni termici e non termici ad alta energia: residui di supernova, nuclei galattici attivi, corone stellari, stelle binarie X, fronti d urto galattici ed extragalattici, formazione stellare. RAGGI GAMMA Fenomeni termici ad altissima energia: gamma-ray burst, ipernove.
REGOLA GENERALE Più aumenta la lunghezza d onda e più occorrono Telescopi a grandissima apertura D per poter ottenere un potere risolvente PR ottimale : Per questa ragione lo stesso potere risolvente ottenuto da un Telescopio Ottico da 4 metri di diametro si ottiene con un Radiotelescopio usando solamente linee di base di centinaia di Km in modalità interferometrica. E allora evidente che nel caso delle onde radio lunghe (con lunghezze dell ordine dei Km e oltre) è impossibile costruire immagini risolte di oggetti.
ASTRONOMIA OTTICA: Ciò che vedono i nostri occhi
RADIOASTRONOMIA : Ciò che non vedono i nostri occhi - 1
ASTRONOMIA NELLE MICROONDE : Ciò che non vedono i nostri occhi - 2
ASTRONOMIA INFRAROSSA : Ciò che non vedono i nostri occhi - 3
ASTRONOMIA ULTRAVIOLETTA : Ciò che non vedono i nostri occhi - 4
ASTRONOMIA IN RAGGI X : Ciò che non vedono i nostri occhi - 5
ASTRONOMIA IN RAGGI GAMMA : Ciò che non vedono i nostri occhi - 6
SOLE Visibile Ultravioletto X
PIANETI Visibile Visibile + X Infrarosso
Una colorazione anziché un altra evidenzia zone a differente temperatura. Ovviamente non si tratta di colori reali ma di falsi colori. I falsi colori servono ad osservare un oggetto celeste nelle parti che non sono visibili nella banda ottica. Le zone colorate mostrano con precisione dove avvengono certe fenomenologie (ad alta o a bassa energia), permettendoci di capire come queste fenomenologie sono spazialmente distribuite in un dato oggetto/ambiente astrofisico, con quale intensità tali fenomenologie si presentano e con quale variabilità nel tempo. Ad esempio: a) un profilo globale nell infrarosso di tutto il cielo ci mostra come la formazione di nuove stelle è distribuita nello spazio attorno a noi, b) un profilo globale nei raggi X e gamma ci mostra come eventi ad alta energia (onde d urto galattiche, stelle di neutroni in sistemi binari, buchi neri nei nuclei delle galassie, fronti d urto intergalattici) sono distribuiti nello spazio attorno a noi. Possiamo capire in che rapporto sono tra loro le zone a differente lunghezza d onda sia in termini di distribuzione nello spazio sia in termini di intensità per uno stesso punto dello spazio. Questi dati osservativi rappresentano la base sperimentale per costruire poi dei modelli matematici che ci permettono di capire realmente la fisica che caratterizza gli oggetti astrofisici.
Mappa dell Universo Infrarosso
Mappa dell Universo Microonde
Mappa dell Universo Infrarosso + Microonde
Mappa dell Universo Radio
Mappa dell Universo X
Mappa dell Universo Gamma
NEBULOSE PLANETARIE Visibile Infrarosso
NEBULOSE PLANETARIE Infrarosso Visibile
X RESTI DI SUPERNOVA Infrarosso + X Visibile
Visibile RESTI DI SUPERNOVA Infrarosso + X
RESTI DI SUPERNOVA X + Radio Visibile
RESTI DI SUPERNOVA Visibile + X
RESTI DI SUPERNOVA X
Visibile + X RESTI DI SUPERNOVA
Visibile + Infrarosso + X + Gamma RESTI DI SUPERNOVA
Visibile + X RESTI DI SUPERNOVA
Infrarosso NEBULOSE OSCURE
NEBULOSE A EMISSIONE Infrarosso
Infrarosso NEBULOSE A EMISSIONE
Visibile Visibile + X NEBULOSE A EMISSIONE
NEBULOSE A EMISSIONE Infrarosso
Visibile Infrarosso NEBULOSE A EMISSIONE
GALASSIE Radio
Infrarosso + X GALASSIE
Visibile + X GALASSIE
Ultravioletto Infrarosso GALASSIE
GALASSIE X Visibile
GALASSIE Infrarosso Visibile
Infrarosso + X Visibile GALASSIE
Visibile + Radio + X X Infrarosso + Radio + X GALASSIE ATTIVE
Visibile + X + Radio GALASSIE ATTIVE Visibile X Radio
Visibile GALASSIE ATTIVE Radio X
Visibile + X GALASSIE ATTIVE
Visibile + Radio GALASSIE ATTIVE
Visibile + Radio GALASSIE ATTIVE
Visibile + Radio GALASSIE ATTIVE
Visibile + Radio GALASSIE ATTIVE
GALASSIE ATTIVE Visibile + Radio
GALASSIE ATTIVE
Visibile + X AMMASSI DI GALASSIE
Visibile + X AMMASSI DI GALASSIE
Visibile + X AMMASSI DI GALASSIE
Visibile + X AMMASSI DI GALASSIE
ONDE GRAVITAZIONALI Segnatura di Onde Gravitazionali Cosmologiche (Big Bang/Inflazione): Scoperta recentissima della polarizzazione spiraliforme nella Radiazione Cosmica di Fondo
ONDE RADIO LUNGHISSIME : VLF ELF ULF
MATERIA OSCURA ciò che c è ma non si vede SIMULAZIONE DELLA DISTRIBUZIONE DI MATERIA OSCURA IN UN RAGGIO DI 1 MILIARDO DI ANNI LUCE La Componente Macroscopica della Materia Oscura Buchi Neri, Stelle di Neutroni, Nane Brune, Materia Specchio La Componente Microscopica della Materia Oscura Neutrini WIMPS Superparticelle Mini-Buchi Neri Monopoli Magnetici
Le particelle subatomiche corrispondono alle note prodotte dalle corde vibranti, la fisica rappresenta le armonie di queste corde, la chimica consiste nelle melodie che possono essere suonate con queste corde, mentre la mente di Dio corrisponde alla musica cosmica che risuona attraverso un iperspazio a 10 dimensioni.
TEORIA QUANTISTICA CLASSICA Prima che una Particella sia misurata essa può trovarsi in tanti luoghi contemporaneamente tutti contenuti in una funzione probabilistica denominata Funzione d Onda. Una volta che la Particella viene misurata, la Funzione d Onda collassa e la Particella viene trovata solo in un luogo. TEORIA DEI MOLTI MONDI secondo il fisico quantistico Hugh Everett Una volta che una Particella viene misurata, la Funzione d Onda che la descrive collassa e la Particella viene trovata in tutti i luoghi rappresentati dalla funzione d onda, ciascuno in una differente DIMENSIONE.
CONCLUSIONI 1. L Universo ci informa sulla sua esistenza, forma e funzionamento fisico tramite le onde elettromagnetiche, delle quali riusciamo a vedere solo una piccolissima parte. Tutte la restanti parti le vedono solo i telescopi spaziali nelle bande ultravioletta, infrarossa, X e gamma. 2. Le onde gravitazionali sono state da poco indirettamente scoperte (BICEPS 2) nella radiazione cosmologica di fondo a microonde. Ma potrebbero fornirci informazioni cruciali anche su come lo spaziotempo viene deformato dalla rotazione di grandi masse di dimensione sia stellare che galattica. 3. La banda radio a lunghezza d onda molto basse VLF-ELF-ULF ci informa su importanti processi fisici ionosferici, alcuni ancora da comprendere. 4. La materia oscura costituisce il 96% di tutta la massa esistente e la scoperta della sua natura potrebbe fornire informazioni cruciali o forse anche rivoluzionare il quadro che abbiamo tuttora della fisica dell Universo. 5. L esistenza di altre dimensioni o di altri universi è possibile ma per ora non esistono prove sperimentali.