Emissione di Compton Inverso e applicazioni astrofisiche

In questo trattato verrà approfondito un particolare processo di diffusione, chiamato Compton Inverso. Si parla di diffusione, o di scattering, quando due o più particelle, inclusi i fotoni, interagiscono tra loro, guadagnando o perdendo energia, e venendo poi deflesse in altre direzioni. Analizziamo brevemente alcuni di questi fenomeni. In primo luogo, si parla di diffusione Thompson quando un fotone poco energetico colpisce un elettrone fermo, il quale acquisterà dell’energia, iniziando ad oscillare. Dopo un certo tempo libera tale energia, rilasciando un fotone. La diffusione Compton si ha quando un fotone energetico interagisce con la materia, che acquisterà energia cinetica. Il fotone verrà diffuso poi a frequenze minori. É bene evidenziare la forte dipendenza dall’angolo di scattering. Il Compton Inverso, che verrà esaminato in modo approfondito in questo trattato, è, come suggerito dal nome, il contrario del processo Compton: sarà l’elettrone, dunque, a interagire con il fotone, che si diffonderà ad energie più elevate. Verranno poi trattate alcune applicazioni astrofisiche del Compton Inverso, come il Synchrotron Self Compton, in cui gli stessi fotoni creati dal Sincrotrone vengono diffusi alle alte energie, e la cosiddetta Comptonizzazione, in cui lo spettro di emissione di una sorgente viene alterato dai molti scattering Compton e Compton Inverso. Infine sarà analizzato l’effetto Sunyaev-Zeldovich, in cui i fotoni della Radiazione Cosmica di Fondo vengono diffusi a frequenze più alte quando attraversano regioni estese di plasma caldo. Osservando quindi il cielo alle alte energie, si troveranno numerosi fenomeni astrofisici che interesseranno il processo di diffusione di Compton Inverso, a differenza di altri processi di emissione, come l’emissione di Sincrotrone, la quale ha il picco di emissione nelle onde Radio o IR.