Processi di Scattering in Astrofisica

Lo scattering, inteso come l'insieme dei processi di interazione e diffusione della radiazione ad opera della materia, rappresenta uno dei meccanismi fondamentali dell'astrofisica. Il presente elaborato si propone di analizzarne dal punto di vista analitico le principali caratteristiche, coniugando la trattazione teorica dei fenomeni fondamentali con lo studio delle loro implicazioni su scala cosmica. Il primo capitolo fornisce una disamina dei processi di diffusione Thomson, Compton e inverse Compton, approfondendo le condizioni fisiche necessarie al loro innesco e le conseguenti modifiche spettrali ed energetiche subite da fotoni e particelle cariche, tipicamente elettroni. Nella seconda parte del lavoro vengono illustrati alcuni degli scenari astrofisici più significativi in cui lo scattering gioca un ruolo determinante. In particolare, verranno discusse tre applicazioni fondamentali: il fenomeno del Synchrotron Self-Compton per la diagnostica dei campi magnetici, l'effetto Sunyaev-Zel'dovich come sonda per lo studio degli ammassi di galassie e, infine, il ruolo cruciale dello scattering Thomson nel generare la polarizzazione della radiazione cosmica di fondo.