Lampi di luce Lampi di luce
gamma gamma
(Gamma-Ray (Gamma-Ray
Bursts):
Bursts):
le piu` potenti esplosioni le piu` potenti esplosioni
cosmiche cosmiche
Gabriele Ghisellini
Osservatorio di Brera Milano
Lo spettro
elettromagnetico
Quello che vediamo noi…
…Ma c’è di PIÙ
GRB
Lunghezza d’onda
O p a c it a ` d e ll ’a tm o sf e ra ( k m ) 10
0 8 0 60
4
0 2
0
12
0
14
0
Nuclei Nuclei Galattici Galattici
Attivi e Attivi e
Getti Radio Getti Radio
Milio ni lu ce di anni
luce !
Stelle di Neutroni e Stelle di Neutroni e
Pulsar Pulsar
Radio
Ottico
Infraros so
Raggi X Nebulosa del Granchio: resto di supernova
esplosa nel 1054 DC
Puls
ar
Radiazione cosmica di Radiazione cosmica di
fondo fondo
Penzias e
Wilson
Lunghezza d’onda
O p a c it a ` d e ll ’a tm o sf e ra ( k m ) 10
0 8 0 60
4 0 2 0 12 0 14 0
Raggi
X
Riccardo Giacconi, Premio Nobel 2002
per la Fisica
Buchi neri
Buchi neri
Nascita dell’astronomia Nascita dell’astronomia
gamma gamma
Guerra fredda - Test di esplosioni Guerra fredda - Test di esplosioni nucleari
nucleari
Nei primi anni `60: trattato contro Nei primi anni `60: trattato contro i test nucleari
i test nucleari tra americani e russi tra americani e russi
Coppie di satelliti “VELA” (da velar Coppie di satelliti “VELA” (da velar
= guardare)
= guardare)
Rivelatori per raggi X e per raggi Rivelatori per raggi X e per raggi gamma
gamma
Terra
Luna
BURST!
BURST!
Terra
Luna
Dopo 6 anni di segreto Dopo 6 anni di segreto
militare:
militare:
Estrema variabilita`:
Estrema variabilita`:
Perche` mai raggi Perche` mai raggi
gamma?
gamma?
Mistero… le SN emettono soprattutto nel visibile.. SN198
7A
prim a
dopo
Carinae
... e si capisce il perche`
Il mistero continua per Il mistero continua per
30 anni 30 anni
Dopo i satelliti Vela, altri satelliti Dopo i satelliti Vela, altri satelliti rivelano decine di gamma Ray
rivelano decine di gamma Ray Bursts
Bursts
Pero` non si riesce a capire quasi Pero` non si riesce a capire quasi nulla della loro natura, anche se nulla della loro natura, anche se
vengono pubblicati piu` di 100 vengono pubblicati piu` di 100
modelli diversi!
modelli diversi!
La domanda e`: a che distanza La domanda e`: a che distanza sono queste sorgenti?
sono queste sorgenti?
Sono isotropi ?
Sono isotropi ?
Provengono dal piano
galattico?
1991: lancio del Gamma 1991: lancio del Gamma
Ray Ray Observatory Observatory
Pr ov en go no da tu tte le
dir ez ion i!
Molto vicini, nell’alone o cosmologici?
Sole
“Via
Lattea”
Fred Lamb
Bodan
Paczynski
I burst sono dovuti a stelle di neutroni
nell’alone della Via Lattea
I burst sono delle esplosioni che
avvengono in
galassie lontane.
Producono piu`
energia di una supernova.
Martin Rees
In ogni caso dobbiamo immaginare un
gigantesco rilascio di
energia in pochi secondi, e in un volume molto
piccolo, con una
dimensione dell’ordine di
alcuni chilometri
Perche` non si riusciva a Perche` non si riusciva a determinare la distanza?
determinare la distanza?
Perche` i rivelatori di raggi gamma Perche` i rivelatori di raggi gamma non sono molto precisi nel
non sono molto precisi nel determinare la direzione di determinare la direzione di
provenienza. Nel migliore dei casi: un provenienza. Nel migliore dei casi: un
grado quadrato.
grado quadrato.
Mezzo
grado
1997: la svolta 1997: la svolta
Il 30 Aprile 1996 viene lanciato
BeppoSAX, un satellite italo- olandese per l’astronomia X.
Porta a bordo un
rivelatore per raggi X duri dotato di
“maschera codificata”
Riesce a localizzare la direzione di arrivo dei fotoni X con la
precisione di qualche minuto d’arco (un
minuto d’arco=1/60 di grado)
Beppo
Occhialini
Foro stenopeico Foro stenopeico
(pinhole) (pinhole)
Piu` piccolo il buco, migliore e` la
definizione dell’immagine, ma meno
luce entra…
La soluzione e` fare tanti La soluzione e` fare tanti
buchi…
buchi…
A patto di 1) sapere dove sono; 2) avere un
software adeguato
Dopo 6-8 ore…
Telescop
i X
AFTERGLOW !
AFTERGLOW !
E da terra…
E da terra…
Il flusso decade nel Il flusso decade nel
tempo
tempo
Si puo` misurare la Si puo` misurare la
distanza!
distanza!
GRB 000131 Redshift
z=4.5 !
Miliardi di anni luce…
Miliardi di anni luce…
Aveva ragione Paczynski. I GRB sono tra Aveva ragione Paczynski. I GRB sono tra le sorgenti piu` distanti che conosciamo le sorgenti piu` distanti che conosciamo
La loro energia e` quindi enorme: 10 La loro energia e` quindi enorme: 10
5353erg: erg:
Come 100 Supernovae
Come il Sole per 3000 miliardi di anni
Come tutta la nostra Galassia per 100 anni
E tutto cio` in pochi secondi….
Riassumendo:
Riassumendo:
Durata raggi gamma: qualche Durata raggi gamma: qualche secondo
secondo
Dopo: fase di afterglow: Dopo: fase di afterglow:
emissione a tutte le frequenze emissione a tutte le frequenze
Energia: 10 Energia: 10
5353erg (=100 erg (=100 Supernovae)
Supernovae)
Variabilita`: qualche millisecondo Variabilita`: qualche millisecondo
Provengono da tutte le direzioni Provengono da tutte le direzioni
Fireball
Fireball
Cosa e` una fireball?
Cosa e` una fireball?
E` un mini-Big Bang.
Se si rilascia energia in un volume piccolo, il destino e` segnato,
indipendentemente dai dettagli
v=0.999 9 c
La pressione
interna spinge
ed accelera
Problema: come Problema: come
ritrasformare l’energia ritrasformare l’energia
cinetica in radiazione?
cinetica in radiazione?
v=0.99 9 c
v=0.999 9 c
Collisio ne
“interna
” Raggi
gamm
a
E l’afterglow?
E l’afterglow?
Collisione con la
materia interstell are
Aftergl ow
Fireba ll
Materia interstell are
La fireball
rallenta
Modello standard
Modello standard
Perche` sono importanti?
Perche` sono importanti?
Perche` sono laboratori di fisica in Perche` sono laboratori di fisica in condizioni estreme
condizioni estreme
Perche` sono le sorgenti piu` Perche` sono le sorgenti piu`
potenti: studio dell’universo lontano potenti: studio dell’universo lontano
(prime stelle, prime galassie) (prime stelle, prime galassie)
Fra un anno ne sapremo
di piu`!
Telescopio
Telescopio ottico
2 m
Telescopio X:
