Emissione di sincrotrone e applicazioni astrofisiche

Tra i vari processi di emissione di radiazione in astrofisica, la radiazione emessa per sincrotrone è del tutto peculiare, in quanto è caratterizzata dall'emissione di fotoni poco energetici (principalmente banda radio) che sono però prodotti da particelle (tipicamente elettroni) con energie elevatissime (dette per questo ultra-relativistiche). Questa radiazione è stata misurata inizialmente alla "General Electric" in un acceleratore in cui la velocità delle particelle veniva aumentata in presenza di un campo magnetico, notando che queste particelle emettevano radiazione; in seguito si capì che questa radiazione e quella osservata in alcune situazioni astrofisiche (ad esempio resti di supernovae o radiogalassie) era dovuta allo stesso fenomeno. Le ragioni fisiche alla base di questo processo radiativo sono legate alle equazioni di Maxwell per l'elettromagnetismo tramite la teoria dei campi di radiazione che porta alla definizione di potenziali ritardati e potenziali di Liénard-Wiechert, grazie ai quali si giunge alla derivazione della formula di Larmor per la quale una particella carica accelerata emette radiazione in proporzione alla sua carica e alla sua accelerazione. Per ragioni di brevità non verranno trattati argomenti preliminari per l'emissione di sincrotrone, cioè la descrizione del moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme o no e la radiazione di ciclotrone e ciclotrone relativistico. In particolare nel primo capitolo verranno mostrate le caratteristiche principali della radiazione di sincrotrone; invece nel secondo capito verranno analizzati alcuni esempi astrofisici in cui ha luogo questo tipo di emissione.