Emissione di Bremsstrahlung e applicazioni astrofisiche

Uno dei più importanti risultati direttamente deducibili dalle equazioni di Maxwell è la dimostrazione che una carica libera accelerata, oltre a generare un campo elettrico che scala come 1/r^2 (il cosiddetto campo di velocità, la generalizzazione del campo coulombiano classico), produce anche un ulteriore campo elettrico, il quale invece è proporzionale all’inverso della distanza dalla carica. L’emissione di tale campo aggiuntivo, che in generale può essere variabile nel tempo, dà luogo alla propagazione di un’onda elettromagnetica. Questo risultato fondamentale è alla base di innumerevoli processi fisici, che regolano e influiscono enormemente l’evoluzione di numerosi oggetti in Astrofisica. In questo elaborato, si vuole proporre lo studio fondamentale di un particolare processo con cui le cariche possono essere accelerate e, quindi, emettere radiazione elettromagnetica: il fenomeno della Bremsstrahlung (dal tedesco, radiazione di frenamento). Il meccanismo prende questo nome in quanto si basa sul fenomeno in cui una particella carica decelera, a seguito dell’interazione coulombiana con un’altra carica. Si studierà, con un approccio classico, solamente il caso di un’interazione fra ione positivo ed elettrone, essendo quello più frequente e rilevante in Astrofisica. Nella prima parte si cercherà di descrivere il fenomeno come singolo evento. In secondo luogo, il problema verrà inquadrato via via sulle reali condizioni in cui si trovano le sorgenti astrofisiche. Il resto dell’elaborato si concentra su alcune applicazioni astrofisiche del fenomeno, dando spazio anche ad alcune problematiche legate all’influenza dell’emissione di Bremsstrahlung sull’evoluzione di certi tipi di oggetti astrofisici.