Page 1
Onde gravitazionali e fusione di stelle di neutroni: nascita
dell'astronomia multi-messaggero
Cristiano GuidorziFerrara, Corso Eccellenza, 24/01/2018
Page 3
Cosa è successo il 17 agosto 2017?
Come studiavamo l'Universo fino a poco
tempo prima?
Page 4
Il messaggero dell’universo: la radiazione elettromagnetica
Page 5
Galassia Sombrero
Raggi X
Ottico
Infrarosso
Page 7
Chandra X-ray Observatory
Swift
INTEGRALFermi
Page 8
Il cielo in raggi X
Page 9
Come si sono formati gli elementi chimici presenti
nel Sistema Solare?
E quelli pesanti, ad es. argento, oro, platino?
Page 10
Figli delle stelle (massicce)
Page 11
I diversi tipi di stelle visibili
Page 12
Jan 24, 2018 Ferrara, Corso Eccellenza 12
L’IMPLOSIONE DEL NUCLEO STELLARE ALIMENTA LA SN
Esplosione di una SUPERNOVA (SN)
Page 13
Stella massiccia pronta a esplodere come una core-collapse supernova
83%
Page 14
Jan 24, 2018 Ferrara, Corso Eccellenza 14
Page 15
Le supernovae creano diversi elementi… ma quelli pesanti?
?
Page 16
Le supernovae creano diversi elementi… ma quelli pesanti?
Page 17
Sistemi binari di NS: in miliardi di anni si avvicinano per poi fondersi!
Page 18
Jan 24, 2018 Ferrara, Corso Eccellenza 18
Page 19
Neutron star (r~10 km)
Page 20
Abbondanze elementi nel Sistema Solare
Meteoriti condritiche
Elementi nel Sole
Scala logaritmica!
Page 25
La teoria della relatività generale: molte conferme finora, ma….
le onde gravitazionali?
Page 26
Relatività generale
Geometria spazio-tempo
Massa+energia
Page 27
Navigatori satellitari e
relatività generale
Page 28
Onde gravitazionali
„...il campo gravitazionale invariabilmente si propaga con la
velocità della luce“
Page 29
Sistemi binari di NS: in miliardi di anni si avvicinano per poi fondersi!
Energia gravitazionale persa dalle stelle sottoforma di onde gravitazionali
Page 30
Prima prova indiretta delle onde gravitazionali: la pulsar doppia PSR B1913+16
Nobel Fisica 1993: Hulse & Taylor
• Periodo orbitale ~ 8 ore• Velocita di avvicinamento: 3 mm/orbita
Page 31
Interferometri gravitazionali: come funzionano?
Page 33
GW 150914: fusione di coppia di buchi neri
Nobel Fisica 2017: LIGO&Virgo collaboration
Page 36
Dal 9/2015 siamo entrati in una nuova era per l'esplorazione dell'Universo attraverso un canale nuovo e alternativo
Ma mancava ancora qualcosa...
Page 37
...fino a un fatidico giorno d'estate, quando qualcosa di storico accade.
Page 38
(Collaborazione LIGO e Virgo)
Un lampo di raggi gamma breve simultaneo a un'onda gravitazionale
Page 39
In tutto il mondo si scatena la caccia alla possibile controparte elettromagnetica
(Collaborazione LIGO e Virgo)
Page 40
la prima immagine in luce visibile a 10 ore dalla fusione delle stelle di neutroni
(Coulter+17, Science)
NGC 4993: 130 milioni di anni-luce (~40 Mpc) da noi
Page 42
E dopo 2 settimane: raggi X e onde radiora
ggi X
radi
o
Page 43
Pioggia di scoperte
indipendenti nelle ore/giorni successivi
(Collaborazione LiGO e Virgo)
Page 44
Raggi X e gamma
Onde gravitazionali
Luce visibile e infrarossa
Onde radio Onde elettromagnetiche
Page 45
Binary Neutron Star Merger GW170817
Chi erano?
Come si erano formate?
Page 46
(~10 miliardi di anni fa)
Nate come coppia di stelle massicce
(con masse tra circa 8 e circa 25 masse solari)
Page 47
Formazione di sistema binario di stelle di neutroni
Qui comincia la nostra storia
Fast
!sl
ow !
Page 48
Un lampo di raggi gamma mooooolto debole
Visibile fino a soli 80 Mpc (=il doppio della distanza reale)(equivalente al nostro cortile di casa in senso cosmologico...)
Liso = (1.2 ± 0.6)x1047 erg/s
Page 49
Getto relativistico che spazza il mezzo interstellare circostante
Page 51
Un nuovo (indipendente) regolo cosmico!
Page 52
Fisica nucleareAstrofisica
CosmologiaFisica fondamentale:Relatività generale
GW 170817
Page 53
Siamo solo polvere delle stelle esplose come supernovae…
…o anche polvere di stelle di neutroni che si
sono fuse?
Page 54
Future osservazioni di onde gravitazionali