Processi di scattering in astrofisica

In questa tesi si andrà a valutare l’utilizzo dei processi di scattering maggiormente utilizzati in astrofisica fornendo alcuni esempi significativi. Scattering significa diffusione, questa parola molto utilizzata in astrofisica sta ad indicare una vasta gamma di processi di interazione tra particelle libere di materia e radiazione elettromagnetica. Nella prima parte dell’elaborato si andranno ad analizzare le varie sottocategorie di questo fenomeno che sono suddivise in base al valore di energia dei fotoni rispetto a quello della particella. Se la particella di materia è sostanzialmente ferma rispetto al fotone andremo a parlare di Scattering Thomson (1.1) o Scattering Compton (1.2); se invece si muove a velocità relativistica bisognerà introdurre alcune modifiche alla trattazione e si parlerà di processo di Compton inverso (1.3); per tutte le altre tipologie di interazioni si avrà il fenomeno di Comptonizzazione (1.4). Nella seconda parte invece ci si soffermerà su esempi di utilizzo di questi processi nello studio di fenomeni relativi all’ambiente astrofisico. Si parte descrivendo l’utilizzo dello scattering Thomson come specchio per rendere visibile la radiazione assorbita dai dischi di accrescimento degli AGN. Il secondo esempio mostra come lo scattering Compton sia stato utilizzato nell’implementazione di un particolare rivelatore astrononomico posto su alcuni telescopi. Il terzo esempio prevede l’utilizzo dell’effetto Sunyaev-Zel’dovich, legato alla Comptonizzazione, nello studio di ammassi di galassie nella missione del satellite PLANCK. Per concludere si analizza la modalità con cui il fenomeno di Compton Inverso sia stato utilizzato per spiegare parte della fonte di raggi γ nella radiazione extragalattica di fondo attraverso al satellite FERMI.