Righe spettrali: formazione, shift e allargamento

Questa tesi esamina i processi fisici responsabili della formazione, dell’allargamento e dello shift delle righe spettrali e il loro ruolo fondamentale come strumento diagnostico in astrofisica. Nel primo capitolo si introducono i meccanismi microscopici responsabili della formazione delle righe, descritti attraverso la meccanica quantistica e l’interazione tra radiazione e materia, con particolare attenzione al modello atomico, i coefficienti di Einstein e le regole di selezione. Nel secondo capitolo si affronta lo studio dello shift delle righe spettrali, distinguendo l’effetto Doppler (classico e relativistico) dal redshift cosmologico e gravitazionale, evidenziando come queste misure permettano di ricavare velocità radiali e informazioni sull’espansione dell’Universo. Successivamente, si analizzano i principali processi di allargamento: naturale, Doppler e collisionale, e la loro combinazione nel profilo di Voigt. Viene inoltre introdotta la curva di crescita, grazie alla quale si mette in relazione l’intensità delle righe con l’abbondanza chimica degli elementi nelle atmosfere stellari. Infine, vengono presentate alcune applicazioni astrofisiche della spettroscopia: la caratterizzazione delle atmosfere di esopianeti, con un focus sulla missione Pandora della NASA, e l’utilizzo del diagramma BPT per distinguere galassie star-forming da galassie con nucleo galattico attivo. Il lavoro mostra come la spettroscopia costituisca uno strumento fondamentale per l’astrofisica moderna, con prospettive future sempre più promettenti grazie all’avanzamento tecnologico.