Mentre possono
esistere molti tipo diversi di emissioni non termiche, quando parliamo
di radiazione termica ci riferiamo ad una radiazione caratterizzata da
uno spettro di emissione ben definito, lo spettro ‘di corpo nero’ (che
poi e’ in ottima approssimazione lo spettro delle stelle ordinarie).
La forma
dello spettro ‘di corpo nero’ deriva dalla legge di Plank, a sua volta,
conseguenza di necessita’ che discendono dalla meccanica quantistica.
Un gas di particelle materiali, se le particelle possono scambiarsi energia
tramite mutue interazioni, deve evolvere verso una situazione di equilibrio
caratterizzata da una precisa distribuzione delle velocita’ delle particelle
(espressa matematicamente dalla formula di Maxwell-Boltzmann): in queste
condizioni si puo’ parlare di ‘equilibrio termico’ e definire una temperatura
T del sistema cosi’ ‘termalizzato’ (altrimenti, per un sistema non termalizzato,
una tale definizione non avrebbe senso).
Analogamente,
una radiazione che possa scambiare energia con materia termalizzata deve
evolvere verso una situazione di equilibrio detta legge di distribuzione
di Plank. L’emissione delle superfici stellari approssima in generale
piuttosto bene tali distribuzioni, di varia temperatura, per cui, in questo
senso, si puo’ parlare propriamente di ‘temperatura’ della radiazione
e delle superfici stellari (per il sole, ad esempio, si ha una temperatura
di circa 6000 gradi). L’andamento della distribuzione di Plank per varie
temperature, e’ visibile in http://www.sprl.umich.edu/PHAYS/Chap_12/Chap_12_images/Fig12.6.GIF
Una emissione
che riproduce lo spettro di corpo nero con precisione che ha poche analogie
in astrofisica, e’ senza dubbio lo spettro della radiazione cosmica di
fondo, il famoso ‘eco’ del big bang, che riproduce appunto uno spettro
di corpo nero di un corpo a temperatura poco inferiore ai 3 gradi Kelvin
(con una precisione di una parte su 100000, tanto che le ‘deviazioni’
dalla distribuzione di Plank in tale spettro sono state osservate solo
negli ultimi anni).
Di converso,
vi sono svariati esempi di fenomeni ‘non termici’ nell’universo, caratterizzati
pertanto da uno spettro di emissione assai diverso da quello di ‘corpo
nero’: ad esempio, lo spettro dei nuclei galattici attivi (AGN) in diverse
parti, puo’ essere ben riprodotto con leggi di potenza.
Per maggiori
dettagli, si puo’ vedere
http://csep10.phys.utk.edu/guidry/java/blackbody/blackbody.html
http://csep10.phys.utk.edu/guidry/java/wien/wien.html
http://csep10.phys.utk.edu/guidry/java/planck/planck.html
…infine,
una pagina di teoria sul BB si trova a http://www.phy.hw.ac.uk/~peckham/envphy_4/basic_principles!/black_body.html