Tipi di emissione

I telescopi radio sono strumenti fondamentali per l'astronomia perché captano le onde radio emesse dai corpi celesti attraverso vari meccanismi fisici. Queste emissioni ci rivelano informazioni impossibili da ottenere con la luce visibile.

I radiotelescopi ci permettono di studiare un universo "invisibile": dal gas freddo che forma le stelle, all'energia furiosa dei buchi neri, fino alle molecole organiche nello spazio interstellare. Ogni tipo di emissione racconta una parte diversa della storia cosmica.

Ecco una panoramica dettagliata dei principali tipi di emissioni che possono essere rilevate:

Emissione Termica (Radiazione di Corpo Nero e Bremsstrahlung)

È l'emissione dovuta al movimento termico delle particelle.
Radiazione di Corpo Nero (Blackbody Radiation): Emissione da oggetti densi e caldi. A lunghezze radio, questo meccanismo è dominante per corpi "freddi" (sulla scala astronomica), poiché il picco di emissione si sposta verso frequenze più basse per temperature più basse. Esempi: La superficie del Sole (anche se debole in radio), i pianeti (Giove, Saturno), le lune, le nubi molecolari fredde (a lunghezze d'onda millimetriche/submillimetriche).
Bremsstrahlung (o Radiazione di Frenamento): Prodotta quando elettroni liberi vengono deviati (frenati o accelerati) dal campo elettrico di ioni (principalmente protoni). È un'emissione tipica del gas ionizzato caldo (plasma). Esempi: Il mezzo interstellare caldo, le regioni di formazione stellare (H II regions, come la Nebulosa di Orione), i resti di supernova nelle prime fasi (plasma caldo).


Emissione Non Termica (Dominante in Radioastronomia)

Generata da particelle cariche (soprattutto elettroni) che si muovono a velocità relativistiche in campi magnetici o in altre condizioni estreme.
Radiazione di Sincrotrone: È la più importante ed ubiqua in radioastronomia. Viene emessa quando elettroni (o altre particelle cariche) ad altissima velocità spiraleggiano attorno alle linee di un campo magnetico. Questa emissione è altamente polarizzata e ha uno spettro caratteristico. Esempi: Resti di supernova (come la Nebulosa del Granchio), getti (jets) di radiogalassie e quasar, i lobi delle galassie attive (AGN), il mezzo interstellare della Via Lattea (dovuto a elettroni cosmici), l'atmosfera di Giove. Emissione Ciclotrone/Magnetobremsstrahlung: Simile al sincrotrone, ma per particelle non relativistiche (più lente). Avviene a frequenze precise (la frequenza di ciclotrone e le sue armoniche). Esempi: L'atmosfera magnetizzata di pianeti (soprattutto Giove), alcune stelle attive con forti campi magnetici.
Radiazione di Curvatura (Curvature Radiation): Emessa quando particelle ultra-relativistiche sono costrette a seguire traiettorie curve dalle linee di un campo magnetico estremamente intenso e ripido. È un meccanismo cruciale per le pulsar. Esempi: I pulsar (stelle di neutroni rotanti e magnetizzate), in particolare nei loro "coni" di radiazione.
Radiazione di Maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation): Un'emissione coerente e molto intensa, simile a un laser ma nella banda radio/microonde. Si verifica quando un mezzo (come una nube molecolare) è in uno stato di "inversione di popolazione" e l'emissione stimulata amplifica enormemente il segnale a una frequenza precisa. Esempi: Nubi di acqua (H₂O), metanolo (CH₃OH) e ossido di silicio (SiO) in regioni di formazione stellare massiccia o negli inviluppi circumstellari di stelle giganti.


Emissione da Righe Spettrali

Ogni atomo o molecola ha delle "impronte digitali" a frequenze radio specifiche. Rilevarle ci dice composizione, temperatura, densità e moto delle nubi cosmiche.
Riga a 21 cm dell'Idrogeno Neutro (HI): La più famosa. Dovuta al cambio di spin dell'elettrone nel suo stato fondamentale. Fondamentale per mappare la struttura a spirale delle galassie.
Righe Molecolari: Molecole come il monossido di carbonio (CO, a 2.6 mm), ammoniaca (NH₃), formaldeide (H₂CO) e molte altre complesse (come l'alcol etilico) emettono a frequenze radio. Sono i principali traccianti delle nubi molecolari fredde, dove nascono le stelle.
Righe di Riconbinazione: Quando un elettrone si ricombina con uno ione e cade a livelli energetici sempre più bassi, emette radiazione. Le righe di ricombinazione dell'idrogeno (es., a 5 GHz) sono importanti per studiare le regioni H II.


Fenomeni Transienti ed Esotici


Lampi Radio Veloci (Fast Radio Bursts - FRB): Brevissimi (millisecondi) lampi di radioenergia di origine ancora misteriosa, probabilmente extragalattica.
Impulsi da Pulsar: Segnali periodici estremamente regolari, emessi dai fasci di radiazione delle stelle di neutroni in rapida rotazione.
Emissione da Esplosioni Solari: Brillamenti solari che accelerano particelle, producendo un mix di emissione termica, sincrotrone e a volte anche maser.