La ricerca astrofisica sulla collina di Arcetri
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La ricerca astrofisica
sulla collina di Arcetri
Alessandro Marconi
Dipartimento di Fisica e Astronomia
Università di Firenze
Con il contributo fondamentale di: Filippo Mannucci, Pasquale Blasi,
Simone Esposito, Riccardo Cesaroni, Daniele Galli, Egidio Landi
Degl’Innocenti, Emanuele Pace, Tino Oliva, Marco Romoli,
Ruggero Stanga, Marco Velli, Luca Del Zanna e molti altri ...
L’eredità di Fermi
Statistica di Fermi - Dirac
Fisica Nucleare
Evoluzione Stellare
Nane Bianche
(e- degeneri)
Nane Brune
Stelle di Neutroni
(e- degeneri; stelle mancate, pianeti
(n degeneri)
giganti come Giove, Saturno)
raggi cosmici
Meccanismo di
accelerazione di Fermi resti di Supernova
L’eredità di Fermi Fermi gamma ray telescope Database ADS ~600 articoli con “Fermi” nel titolo (Astrophysical Data System): ~2700 articoli con “Fermi” nell’abstract A. Marconi Fondamenti di Astrofisica (2010/2011) 3
Mappa del Cielo
L’universo com’è adesso,
13.5 miliardi di anni dopo il big bang
Mappa del Cielo
l’universo alla distanza massima che possiamo osservare
~400,000 anni dopo il big bang
Una distesa ininterrotta e uniforme di gas, Δρ/ρ ~1/1000!
Le grandi domande ... Qual è l’origine dell’universo, come evolve e qual è il suo destino? Come si sono formate le strutture cosmiche, ovvero stelle e sistemi planetari, galassie, ammassi di galassie e struttura a grande scala? Come si sono formati gli elementi pesanti a partire da un mezzo composto quasi esclusivamente di H ed He? Qual è l’influenza dell’attività solare sull’ambiente terrestre e sulla tecnologia umana? Esiste altra vita nell’universo? Come si sono formati gli ingredienti fondamentali per la vita, come molecole complesse e pianeti di tipo terrestre?
... e le risposte Per rispondere a queste domande gli astronomi: costruiscono nuovi telescopi e strumenti, sviluppando nuove tecnologie; osservano l’universo da Terra e dallo spazio; mettono a punto modelli teorici per interpretare i dati e comprendere i processi fisici alla base dei fenomeni osservati; Importanza dell’approccio multi-wavelength (multi-banda) per avere una visione completa dei processi fisici in gioco.
La nostra galassia: la Via Lattea
La nostra galassia: la Via Lattea
… a diverse lunghezze d’onda! Radio bassa ν H atomico Radio alta ν H molecolare Lontano IR Medio IR Vicino IR Visibile Raggi X Raggi Gamma
Altre galassie: M82 Distanza; 11 milioni di anni luce
vicino IR
radio
raggi X visibile + lontano IRLa ricerca astrofisica a Firenze
Dipartimento di
Porta Romana
Fisica e Astronomia
Sez. Astronomia
Osservatorio
Astrofisico di Arcetri
(Istituto Nazionale di Astrofisica)
Poggio Imperiale
Pian dei
Giullari
Villa
“il Gioiello”La ricerca astrofisica a Firenze Circa 70 astronomi (Dipartimento+Osservatorio) che si occupano di Fisica Solare (osservazioni e modelli di atmosfera e corona solare) Fisica dei Plasmi (simulazioni numeriche di plasmi solari e relativistici) Formazione Stellare (mezzo interstellare, formazione di stelle e pianeti) Astrobiologia (dalla formazione dei pianeti alla vita) Galassie, Buchi Neri e Cosmologia (nascita ed evoluzione delle galassie, nuclei galattici attivi e buchi neri supermassivi) Alte Energie (processi radiativi e di accelerazione di particelle e raggi cosmici) Strumentazione astronomica (telescopi, ottiche adattive, strumenti e rivelatori per osservazioni da terra e dallo spazio, studi di turbolenza atmosferica e caratterizzazione dei siti, rivelazione di onde gravitazionali)
Alcuni degli strumenti utilizzati ...
ESO VLT
(3000 Å - 2.5 μm)
HST Herschel
(1000 Å - 2.5 μm) (55 -670 μm)
Chandra & XMM-Newton
(0.5-10 keV)
Spitzer
(3 -180 μm)Il Telescopio Spaziale Hubble
Hubble Space Telescope (HST)
progetto congiunto NASA + ESA,
2.5m di diametro.SOHO Solar Heliospheric Observatory
European Southern Observatory Osservatorio di Cerro Paranal (Ande Cilene)
European Southern Observatory
Osservatorio di Cerro Paranal (Ande Cilene)
Very Large Telescope:
4 Telescopi da 8m di diametroLBT: Large binocular telescope
2 x 8.4m
Nuova generazione:
1.Ottica adattiva
2.Interferometria
4 partner:
1. INAF – I
2. Max-Planck – D
3. Arizona – USA
4. RC – USA
Mount Graham (Arizona)LBT: Large binocular telescope
Ottica adattiva
specchio
specchio
statico
deformabileVLT ed ottiche adattive “Stella laser” per aiutare a correggere le distorsioni delle immagini causate dall’atmosfera
VLT ed ottiche adattive
“Stella laser” per aiutare a correggere le distorsioni
delle immagini causate dall’atmosfera
Dentro la cupola ...Osservatori sub-mm e radio
IRAM - 30 m
0.5 - 3 mm
IRAM - Interferometro Plateau de Bure
0.5 - 3 mm
Sardinia Radio
TelescopeSviluppi futuri: ALMA Atacama Large Mm Array: osservatorio per λ~mm Progetto da 1 miliardo !, collaborazione Europa+USA+Giappone Early science: quest’anno!
James Webb Space Telescope (~2015)
Diametro: 6.5 metri
Ottimizzato
per l’infrarosso
Costo: 5 G!E-ELT:
European Extremely-Large Telescope
• Diametro : 42m
• 2 caratteristiche:
Grande superficie di raccolta (oggetti deboli)
Grande risoluzione angolare
• Progetto ESO
• Costo ~1.3 miliardo di !
• Inizio operazioni: ~2018Specchio primario: 948 specchi da 1.4m
The Instruments simple simple
The Instruments simple simple
LISA
• Tre satelliti per la rivelazione
e l’utilizzo delle onde
gravitazionali per lo studio
delle sorgenti astrofisiche
• orbita di 1 AU a 20 gradi di
distanza dalla Terra
• lancio previsto: dopo il 2020Gruppi e attività di ricerca
Fisica Solare ed Eliosferica
Fisica Solare ed Eliosferica
Studio teorico e osservativo dell’atmosfera solare dalla fotosfera alla
corona solare e oltre, effettuato per mezzo di:
Modelli MHD di plasma della corona e del vento solare
Spettro-polarimetria dell’atmosfera solare
Diagnostica spettroscopica X e UV per lo studio del vento solare e per lo studio
dei fenomeni dinamici del Sole
Sviluppo di strumentazione per lo studio dell’atmosfera, della corona
solare e dell’eliosfera
ruolo rilevante in missioni spaziali ESA/NASA
(SOHO, Solar Orbiter, Solar Probe Plus)
Solar Probe Plus
A NASA Mission to Touch the Sun
Built for Science
UNIFI: C. Chiuderi, S. Landi, M. Velli, E. Landi Degl’Innocenti, M. Landini, G. Noci,
G. Poletto, M. Romoli, INAF: F. Cavallini, G. Cauzzi, K. ReardonFisica solare ed Eliosferica
presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia
Studio teorico e osservativo dell’atmosfera solare dalla
fotosfera alla corona solare e oltre, effettuato per mezzo di:
• Modelli MHD di plasma della corona e del vento solare
(Chiuderi, S. Landi, Velli)
• Spettro-polarimetria dell’atmosfera solare per determinare il
campo magnetico attraverso gli effetti Zeeman e Hanle
(E. Landi Degl’Innocenti)
• Diagnostica spettroscopica X e UV per lo studio del vento
solare e per lo studio dei fenomeni dinamici del Sole: flares e
CMEs (Landini, Noci, Poletto, Romoli)
e con l’ausilio delle osservazioni effettuate
dalle missioni spaziali:
• SOHO Solar Heliospheric Observatory
• Ulisses
• TRACE
• SDO Solar Dynamics Observatory
• STEREO
• HINODEFisica solare ed Eliosferica
presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia
Sviluppo di strumentazione per lo spazio per lo studio della
corona solare e dell’eliosfera (Disegno ottico, definizione dei
requisiti scientifici, attività di integrazione e verifica, mission
operations) tra cui:
• SOHO/UVCS (UV Coronagraph Spectrometer) (1995- )
(Noci, Poletto, Landini, Romoli)
• Missione suborbitale HERSCHEL/SCORE (Solar
Coronagraph Experiment) (2009)(Romoli, Focardi, Landini,
Pace, Pancrazzi)
• Solar Orbiter/METIS (Multi-element telescope for
Imaging and Spectroscopy) (2017) (Romoli, Focardi, Landini,
Pancrazzi)
•Solar Probe Plus (2018) (Velli)Fisica solare presso
l’Osservatorio di Arcetri
Gruppo: Fabio Cavallini, Gianna Cauzzi,
Kevin Reardon
Studio osservativo dell’atmosfera solare
dalla fotosfera alla corona solare.
Sviluppo di strumentazione per lo studio
del Sole:
IBIS (Interferometric Bidimensional
Spectrometer)
Immagine di IBIS ottenuta al Dunn
Solar Telescope (scelta da APOD!)
Area di 170000 km di lato con 160 km di
risoluzione sulla superficie del SoleAstrofisica dei Plasmi
Astrofisica dei Plasmi
Studio teorico della fisica del plasma (quarto stato, 99% materia barionica)
Plasmi solari ed eliosferici
Processi cinetici nel vento solare
Plasmi relativistici in astrofisica delle alte energie
Sviluppo tecniche computazionali innovative per calcolo parallelo.
Proposta e del management scientifico di missioni spaziali dedicate
all’eliosfera (ADAHELI ASI, Solar Orbiter ESA, Solar Probe Plus NASA)
La Nebulosa del Granchio: confronto tra modelli numerici e osservazioni: la presenza dei due
getti polari dovuta secondo il modello numerico alla presenza di un campo magnetico toroidale.
UNIFI: C. Chiuderi, M. Velli, L. Del Zanna, S. Landi, F. RubiniPlasmi Astrofisici Studio teorico della fisica del plasma, il quarto stato in cui si trova il 99% della materia barionica dell’Universo. La dinamica del plasma (gas parzialmente o totalmente ionizzato) è fortemente influenzata dalla presenza di correnti e campi magnetici, esterni o auto-generati, per cui il sistema risulta altamente non-lineare ed è di fondamentale importanza l’approccio numerico. Vengono sviluppate tecniche computazionali innovative e codici originali per simulazioni di calcolo parallelo. Il gruppo si occupa della proposta e del management scientifico di missioni spaziali dedicate all’eliosfera (ADAHELI ASI, Solar Orbiter ESA, Solar Probe Plus NASA) Membri del gruppo (Dipartimento di Fisica e Astronomia, sezione di Arcetri): • Claudio Chiuderi (fisica solare, fisica del plasma di base) • Marco Velli (fisica solare ed eliosferica, missioni spaziali) • Luca Del Zanna (astrofisica delle alte energie, plasmi relativistici) • Simone Landi (corona e vento solare, modelli cinetici) • Francesco Rubini (getti protostellari) Sito web: http://www.astro.unifi.it/gruppi/plasmi/ Collaborazioni con INAF-Osservatorio di Arcetri, NASA–JPL, University of Delaware, Bruxelles Observatory, Paris Meudon, Università della Calabria, ...
Plasmi Astrofisici Plasmi solari ed eliosferici: si studia la dinamica del plasma nella corona e nel vento solare. Simulazioni magnetoidrodinamiche o cinetiche per problemi di riscaldamento coronale, riconnessione, turbolenza, onde e instabilità, modelli per la corona e il vento solare (Marco Velli, Simone Landi). Processi cinetici nel vento solare: Le funzioni di distribuzione delle particelle nel vento solare sono non termiche, per cui un approccio fluido non è appropriato e si deve passare ad uno cinetico. Simulazioni numeriche in regime ibrido (protoni cinetici ed elettroni fluidi) di instabilità di plasma portano all’aumento di fluttuazioni magneto-soniche, a scapito dell’onda madre di Alfvén, con accelerazione di protoni lungo il campo magnetico locale, esattamente come misurato dalle sonde.
Plasmi Astrofisici Plasmi relativistici in astrofisica delle alte energie: si studiano la dinamica e l’emissione non-termica attorno ad oggetti compatti. Simulazioni di plasmi in metrica Minkowskiana o curva, eventuale accoppiamento con le equazioni di Einstein. Ambiti astrofisici: resti di supernovae, pulsars, magnetars, GRBs, buchi neri (Luca Del Zanna). La Nebulosa del Granchio: Il confronto tra modelli numerici e osservazioni permette di ricavare preziose informazioni: ad esempio, la presenza dei due getti polari, non spiegata in precedenza, è dovuta secondo il modello numerico alla presenza di un campo magnetico toroidale. In figura, la mappa di brillanza della radiazione di sincrotrone osservata in X da Chandra, l’analoga mappa risultato delle simulazioni MHD, e lo spettro integrato dal radio al gamma.
Formazione Stellare
Formazione Stellare
Studio della formazione stellare e dei sistemi planetari
Gas molecolare nella Galassia (distribuzione, spettroscopia)
Modelli teorici di collasso delle nubi in presenza di campi magnetici
Origine dei sistemi planetari: modelli e osservazioni di dischi circumstellari
Ricerca di stelle giovani, dischi circumstellari e getti bipolari
Ammassi stellari e loro composizione chimica
glicolaldeide in nube Stella giovane,
molecolare: primo passo disco e getto
verso RNA e nascita della vita bipolare
! (GHz)
INAF: F. Bacciotti, M. T. Beltrán, R. Cesaroni, C. Codella, E. Franciosini, D. Galli,
A. Lorenzani, F. Massi, L. Moscadelli, A. Natta, L. Olmi, F. Palla, S. Randich, L. Testi,
R. Valdettaro, C.M. WalmsleyStelle e Formazione Stellare
F. Bacciotti, M. T. Beltrán, R. Cesaroni, C. Codella, E. Franciosini,
D. Galli,A. Lorenzani, F. Massi, L. Moscadelli, A. Natta, L. Olmi,
F. Palla, S. Randich, L. Testi, R. Valdettaro, C.M. Walmsley
Gran parte della materia dell’universo forma stelle e la formazione
stellare è strettamente legata a quella dei pianeti.
Le stelle si formano all'interno di nubi di H2 ricche di molecole e polvere.
Strumenti usati: radiotelescopi (antenna singola e interferometri),
telescopi IR e ottici sia da terra che su satelliti.
• Studio della distribuzione del gas molecolare nella Galassia
• Osservazioni degli spettri delle molecole → caratteristiche fisiche
(temperatura, densità, ecc.) e composizione chimica delle nubi molecolari
• Modelli teorici di collasso delle nubi in presenza di campi magnetici
• Ricerca oggetti associati a stelle giovani: dischi circumstellari e getti
bipolari
• Origine dei sistemi planetari: modelli e osservazioni di dischi circumstellari
• Studio degli ammassi stellari e della loro composizione chimicaFormazione stellare in nube molecolare
rosso=gas freddo=stelle in formazione
mappa
emissione
di polvere immagine IR
da nube & radio
molecolare azzurro=gas caldo=stelle giovani
Sketch di immagini ottiche Es. di
stella (stella)
+ +
disco disco
+ +
getto getto
bipolare bipolareOsservazioni su scala galattica
Survey del piano galattico con strumenti di nuova
generazione
• Mappatura dell’emissione della polvere nel piano galattico: sub-
millimetrico (APEX, ALMA) & lontano IR (Herschel)
• Determinazione distanze di oggetti galattici mediante parallasse:
centimetrico (VLBA) & ottico/IR (GAIA)
• Osservazioni di protostelle, stelle, ammassi stellari ad alta risoluzione
angolare e spettrale: dal centimetrico all’ottico (EVLA, ALMA, VLT, VLTI)
Osservazioni mirate: e.g. CH2OHCHO
Riga dello zucchero (glicolaldeide) osservata in nube
molecolare densa e compatta: primo passo verso RNA e
nascita della vita
! (GHz)Astrobiologia
Astrobiologia
Attività scientifica e tecnologica
Origine ed esplorazione del sistema solare
Ricerca e studio dei pianeti extrasolari
Ricerca sulle origini della vita
Interazioni materiali organici - inorganici - radiazioni
Produzione di analoghi di polveri cosmiche
Sviluppo di dosimetri a diamante e di rivelatori organici
Tecniche di indagine ottica con luce di sincrotrone ISS
3DISS/BIOKIS
Partecipazione a Missioni Spaziali Shuttle Endeavour, 19/4/2011
PLATO (M-mission ESA)
Ricerca di pianeti extrasolari
ECHO (M-mission ESA)
Atmosfere pianeti extrasolari
MarcoPolo R (M-mission ESA)
Sample Return da asteroide
ExoMars
Rover su Marte
3DISS su ISS
Danni da radiazione su DNA
UNIFI: E. Pace, E. Gallori, S. Aiello, A. De Sio, L. Tozzetti, M. Focardi, M. Pancrazzi,
S. Branciamore, M. Casarosa, INAF: J. Brucato, G. P. TozziGruppo di astrobiologia
MISSIONI SPAZIALI
• PLATO (M-mission ESA) TEAM
! Ricerca di pianeti extrasolari • Emanuele Pace
• Enzo Gallori
• ECHO (M-mission ESA)
• John Brucato (INAF)
! Atmosfere pianeti extrasolari
• Gian Paolo Tozzi (INAF)
• MarcoPolo R (M-miss. ESA) • Santi Aiello
! Sample Return da asteroide • Antonio De Sio
• Lorenzo Tozzetti
• ExoMars
• Mauro Focardi
! Rover su Marte
• Maurizio Pancrazzi
• 3DISS su ISS • Sergio Branciamore
! Danni da radiazione su DNA • Marco CasarosaGruppo di astrobiologia
ATTIVITÀ TECNOLOGICA ATTIVITÀ SCIENTIFICA
• Produzione di analoghi di • Origine ed esplorazione del
polveri cosmiche sistema solare
• Sviluppo di dosimetri a • Ricerca e studio dei pianeti
diamante e di rivelatori extrasolari
organici • Ricerca sulle origini della vita
• Tecniche di indagine ottica • Studio delle interazioni tra
con luce di sincrotrone materiali organici e inorganici
e con le radiazioniPLATO
(PLAnetary Transits and Oscillations of stars)
Una della 3 missioni di classe media selezionate da
Una della 3 missioni di classe media selezionate da ESA per la fase di studio di fattibilità nel programma
ESA per la fase di definizione nel programma ESA ESA Cosmic Vision 2015-2025.
Cosmic Vision 2015-2025.
Missione dedicata allo studio delle atmosfere dei
I 32 telescopi di PLATO osserveranno il 50% del cielo pianeti extrasolari mediante spettroscopia dall’UV al
e più di 250000 stelle brillanti alla ricerca di pianeti lontano infrarosso. La ricerca esplorerà anche le “zone
extrasolari mediante il metodo dei transiti. abitabili” intorno alle varie stelle.
L’UNIVERSITÀ di FIRENZE è responsabile della L’ UNIVERSITÀ di FIRENZE è una delle
costruzione del sistema di trasferimento dei dati dai responsabili dell’Instrument Working Group.
telescopi al computer di bordo.3DISS/BIOKIS sulla ISS
Lancio sullo Shuttle Endeavour il 19 aprile 2011
Studio dei danni da radiazione cosmica primaria e secondaria sul DNA utilizzando
dosimetri innovativi basati su diamante sintetico o in presenza di materia
inorganica sulla quale in DNA è adsorbito.
Ricadute scientifiche rilevanti:
1. missioni spaziali con equipaggi
2. astrobiologia e ricerca sulle origini della vita
3. meccanismi di protezione o distruzione di materia organica nello spazio.Galassie, Buchi Neri e
CosmologiaGalassie, Buchi Neri e Cosmologia
Formazione ed evoluzione delle galassie
Galassie locali (mezzo interstellare, formazione stellare, processi dinamici)
Galassie ad alto redshift (formazione ed evoluzione, formazione stellare, processi
dinamici, abbondanze degli elementi)
Nuclei Galattici Attivi e Buchi Neri (processi fisici e di emissione della radiazione,
masse dei buchi neri e loro relazione con galassia ospite, evoluzione cosmologica
dei nuclei attivi e dei buchi neri) Spitzer IRAC Herschel PACS
3.6/4.5/5.8/8 70/100/160
Abbondanze di
elementi pesanti ad
alto redshift: prima
evidenza diretta che la
formazione stellare è
alimentata da
accrescimento di gas
primordiale
(2010, Nature)
Herschel SPIRE
250/350/500
UNIFI: A. Marconi, P. Pietrini, S. Bovinelli, A. Gnerucci, E. Nardini, M. Sirigu, R. Valiante,
INAF: M. Salvati, S. di Serego, C. Giovanardi, L. Hunt, F. Mannucci, S. Bianchi, E. Corbelli,
G. Risaliti, G. Torricelli, L. Magrini, C. Pappalardo, E. Sani, V. SommarivaAttività di ricerca galassie e cosmologia
Galassie locali
mezzo interstellare UNIFI: A. Marconi, P. Pietrini,
formazione stellare S. Bovinelli, A. Gnerucci, E. Nardini,
processi dinamici M. Sirigu, R. Valiante
Galassie ad alto redshift INAF: M. Salvati, S. di Serego,
C. Giovanardi, L. Hunt, F. Mannucci,
formazione ed evoluzione
S. Bianchi, E. Corbelli, G. Risaliti,
delle galassie
G. Torricelli, L. Magrini, C.
formazione stellare Pappalardo, E. Sani, V. Sommariva
processi dinamici
abbondanze degli elementi
Nuclei Galattici Attivi e Buchi Neri
processi fisici in prossimità del buco nero
processi di emissione della radiazione
misura delle masse dei buchi neri
relazioni buco nero-galassia
evoluzione cosmologica dei nuclei attivi e dei buchi neri molto massicciBuchi neri e nuclei galattici attivi
Figure 2. Scaling relations. The MBH as a function of 3.6 µm luminosity
Sani, Marconi, Hunt M& -bulge
Risaliti 2011
green and red continuous lines respectively for the BCES, FITEXY and L
only (47 sources). Pseudobulges are open red squares.
et al. scaling relations at 3.6 µm BH 13
a)
relations. The MBH as a function of 3.6 µm luminosity. The linear regressions
Figure arerelations.
5. Scaling shown as The
dot M
dashed
BH is blue, dashed
plotted as a function of velocity dispersion. The linear regressions and symbols
Figure are as inrelations.
3. Scaling Fig. 2. The MBH as a function of bulge dynamical ma
tinuous lines respectively for the BCES, FITEXY and LINMIX ERR methods and are obtained from classical bulges
highlighted as red open squares. In panel (b) the M/L is from equation 6.
Pseudobulges are open red squares.
Relazione tra la massa dei buchi neri supermassivi (~106-1010 M⊙) e la
)
luminosità, massa
b)
e velocità di dispersione stellare della galassia ospite;
i buchi neri supermassivi sono i resti “fossili” della passata attività dei nuclei
galattici attivi;
→ legame stretto tra la crescita della galassia ospite e del buco nero!Eclissi di Buchi Neri nei raggi X
G. Risaliti, M. Salvati, G. Torricelli, P. Pietrini, E. Nardini
Circa 1 Ms in ~10 campagne osservative con i satelliti Chandra, XMM-Newton,
Suzaku, Swift
Sorgente X
! Dimensioni della sorgente
! Struttura / distanza delle nubiHerschel in Arcetri
• 4th Cornerstone Mission ESA
• Telescopio di 3.5m
• In orbita da Maggio 2009
• Lontano Infrarosso
• Coinvolti in molti progetti:
• CHESS, HI-GAL, HeViCS, KINGFISH, WISH
http://www.arcetri.astro.it/science/herschel/Herschel.html
NGC 6946 SABcd, D=6.8 Mpc
(KINGFISH project)!
Herschel PACS 70/100/160 Spitzer IRAC 3.6/4.5/5.8/8 Herschel SPIRE 250/350/500!"#$%&&>&?0.:@A06&
!"#$%&&>&?0.:@A06&Q
S9&Y!"#$%&'#(%)*+'(%)),-,(.*/')%01#2
-=9&20660&.069Z3;=3&M3-7&:C.0T0&@;=;:@3-C0&3=&9:C.;[:3@9&0\C.95969]@9&
!" #$%&'$'(')*&+,%(%+%&-.'/0)*1&2')34)4&
+5'0*&)'$$'&/6'$$'&'&)'$$'&/7.'5)420'8
9" :0&$454&0;;4)-&'(%)),-,(31?&
50++4)60&$0&/645%0&Gradienti di abbondanze chimiche
in galassie ad alto redshift
Cresci, Mannucci, Maiolino, Marconi, Gnerucci, Magrini, 2010 Nature
Mezzo per studiare lo scambio di
massa con l’esterno delle galassie e la
storia di formazione stellare, le
“impronte digitali” della formazione
delle galassie
Prime mappe di metallicita’ ad alto
redshift: prima evidenza diretta che
le nuove stelle derivano da gas
assorbito dall’esternoAlte Energie
Astrofisica delle Alte Energie
Accelerazione di particelle in sorgenti astrofisiche
Origine e propagazione dei raggi cosmici
Resti di Supernova e Nebulose di Pulsar
Materia Oscura non barionica
Accelerazione di Raggi Cosmici in resti di
supernova: meccanismo di Fermi non lineare
ruolo di primo piano nella comprensione teorica e
nello studio delle conseguenze osservative
(Filamenti X sottili,
amplificazione del campo
magnetico, spettri dei
raggi cosmici, righe
Balmer anomale, etc)
INAF: E. Amato, R. Bandiera, P. Blasi, D. Caprioli, G. Morlino%'()'*+*,-./+0"12/342567/8$16/921:$";27/)220"/902
Accelerazione di Raggi Cosmici in resti di
supernova: meccanismo di Fermi non lineare
Atomi di idrogeno ionizzato attraversano la
superficie dell’onda d’urto e evngono accelerati
sino a diventare raggi cosmici di energia molto
elevata
Essi modificano la struttura del resto di supernova
e gli effetti dell’accelerazione divengono visibili
nelle immagini X, gamma e persino nell’ottico
Il Gruppo di Astrofisica delle Alte Energie di Arcetri ha giocato un ruolo
di primo piano a livello internazionale nella comprensione di questi effetti
e nello studio delle conseguenze osservative (Filamenti X sottili, amplificazione
del campo magnetico, spettri dei raggi cosmici, righe Balmer anomale, etc)Nebulose di Pulsar Simulazioni numeriche magneto-idrodinamiche delle nebulose formate attorno A pulsar, stelle di neutroni che ruotano sul loro asse centinaia di volte al secondo Dinamica dell’evoluzione della nebula Meccanismo di accelerazione di particelle ad onde d’urto relativistiche
Strumentazione Astronomica
Strumentazione Astronomica XUVLAB (UNIFI): Interface Control Units (PLATO, ECHO, METIS/SOLAR ORBITER), rivelatori UV e X basati su diamante sintetico, Dosimetri per radioprotezione basati su diamante sintetico, Polarimetria UV E. Pace, M. Romoli, A. De Sio, F. Landini, M. Focardi, M. Pancrazzi , L.Tozzetti Onde gravitazionali (UNIFI): sviluppo di strumentazione per la rivelazione di onde gravitazionali (missione LISA) R. Stanga, L. Marconi, S. di Franco, G. Marcucci Ottiche Adattive (INAF): sviluppo per ESO, LBT, E-ELT S. Esposito, A. Riccardi, G. Agapito , C. Arcidiacono , R. Briguglio, L. Busoni, "L. Fini, A. Gherardi , J. C. Guerra, "F. Quirós-Pacheco, F. Pieralli , E. Pinna, "A. Puglisi, P. Ranfagni, P. Salinari , P. "Stefanini , A. Tozzi, M. Xompero, L. Miglietta, C. Del Vecchio Atmosfera e Turbolenza Ottica (INAF): studi atmosferici e di turbolenza ottica e dei loro effetti sulla scelta dei siti astronomici E. Masciadri, F. Lascaux Strumentazione Astrofisica (INAF): sviluppo di strumentazione per ALMA, TNG, E-ELT con particolare riguardo ai pianeti extrasolari C. Baffa, G. Comoretto, C. Del Vecchio, E. Giani, L. Miglietta, R. Nesti, E. Oliva, A. Tozzi, D. Ferruzzi,"B. Biliotti, L. Cresci, G. Falcini, A. Margaglio, M. Sozzi
!$'JE4)µ,&^&_*`a&bc?LIP*,9:
%%^Kd`&3=&J**µ,&239,0C0.
La migliore immagine mai ottenuta a terra con un sistema
di ottica adattiva ed un telescopio da 8-10m
Spettrometri infrarossi ad alta risoluzione spettrale
per rivelare bio-markers nelle atmosfere dei pianeti
extrasolari in transito davanti alla stella madre
(GIANO@TNG, SIMPLE@E-ELT)
Simulazione di caduta libera
su 2 gradi di libertà (LISA):
raggiunto il rumore termico!XUVLAB
TECNOLOGIE PER L’ASTROFISICA SPAZIALE
TEAM
Emanuele Pace Marco Romoli Antonio De Sio Federico Landini
Mauro Focardi Maurizio Pancrazzi Lorenzo Tozzetti
ATTIVITÀ E PROGETTI
• Interface Control Unit della missione PLATO
• Interface Control Unit della missione ECHO
• Interface Control Unit dello strumento METIS su missione SOLAR ORBITER
• Rivelatori UV e per raggi X basati su diamante sintetico
• Dosimetri per radioprotezione nello spazio basati su diamante sintetico
• Film e coating metallici e dielettrici per l’ottica
• Polarimetria UVOnde gravitazionali: simulazione di caduta
libera su 2 gradi di libertà (LISA)
Due pendoli di torsione in cascata, per simulare due gradi
di libertà “morbidi” in rotazione ed in traslazione
sostengono la massa di test, inserita nel sensore di
posizione capacitivo.
&S9&:0=:3R363Ce&3=&:M;:C9,0=C;& f0 = 2.21mHz
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Outstanding, science driven instruments at Arcetri
Microwave instruments to search for pre-biotic molecules
in the interstellar medium (correlator for ALMA)
High resolution infrared spectrometers to detect bio-markers in the
atmosphere of extrasolar planets transiting in front of their parent star
(GIANO for TNG, SIMPLE for E-ELT)Divulgazione
Astronomia per tutti!
• Studi di Storia dell’Astronomia, con particolare
riguardo a Galileo ed alla Fisica Solare
• Visite guidate all’Osservatorio e osservazioni
con il telescopio Amici (~10000 persone/anno)
• Lezioni al Planetario di Firenze per scuole e
pubblico (~13000 persone/anno)
• Collaborazione con OpenLab, Conferenze di
Astronomia e di storia
dell'Astronomia nelle scuole e
presso associazioni culturali,
festivals e ogni anno ...
la “Bambineide”Da dove diavolo
viene tutto
questo?Da dove diavolo
Da dove
viene tutto
diavolo viene
questo? 70% tutto questo?
Dark Energy
?
26%
Dark Matter
?
4%
Barions
! (?)Puoi anche leggere
