Emissione di Bremsstrahlung e applicazioni astrofisiche

L'elaborato prende in esame il fenomeno della bremsstrahlung, ovvero la radiazione prodotta da una carica decelerata dall'interazione con il campo coulombiano di un'altra carica. Nel primo capitolo è presentata una descrizione fisica del fenomeno. Il caso base di una singola particella viene poi ampliato al caso di più ampio interesse astrofisico di una nube di particelle interagenti, con particolare attenzione al caso in cui, all'equilibrio termico, è presente autoassorbimento da parte degli stessi elettroni che emettono la radiazione. Nel secondo capitolo si studiano alcune applicazioni astrofisiche che mostrano come la bremsstrahlung sia uno dei meccanismi di radiazione più diffusi nel cosmo quando sono presenti particelle libere, e dunque gas ionizzati. Analizziamo le fasi HIM e WIM del mezzo interstellare, portando la nebulosa di Orione come esempio di regione WIM particolarmente ionizzata, detta regione HII. Studiamo le galassie con tasso di formazione stellare particolarmente intenso, chiamate galassie starburst, e le esplosioni di supernovae che le alimentano e che sono a loro volta fonti di bremsstrahlung termica e relativistica. Come altro esempio di bremsstrahlung relativistica, si citano gli oggetti di Herbig-Haro, causati dall'interazione fra onde d'urto e nubi di materia. Si parla poi di ambienti astrofisici che emettono nei raggi X: sistemi di stelle binarie, per le quali si discutono anche i meccanismi che possono portare al trasferimento di materia da uno dei due corpi all'altro; corone galattiche alimentate da nebulose planetarie ed esplosioni di supernovae; e per concludere si parla di ammassi di galassie e di come in questo contesto lo studio dell'emissione per bremsstrahlung abbia portato alla soluzione del "problema della massa mancante", dando prova dell'esistenza della materia oscura