Le galassie sono strutture formate da stelle, gas con temperature che vanno dalle poche decine di gradi Kelvin fino a qualche milione e polveri; queste ultime due componenti costituiscono il mezzo interstellare, meglio noto come ISM. In questa trattazione ignoreremo la materia oscura in quanto non ha sezione d’urto elettromagnetica e quindi non contribuisce ai processi di emissione in analisi.
Come abbiamo detto oltre alle stelle in una galassia è presente il mezzo interstellare. Le principali caratteristiche che definiscono l’ISM sono la densità e la temperatura; esso costituisce una frazione che va dal 5% al 10% della massa totale di una galassia. La sua composizione è data dal gas e dalle polveri che lo formano:
Gas: è formato quasi esclusivamente da idrogeno ed elio, con solo circa l’1% di elementi più pesanti. Atomi e molecole formano il gas freddo, mentre ioni ed elettroni formano il gas caldo. Circa l’80% di tutto lo spazio interstellare è riempito di gas freddo ad alte densità.
Polveri: sono formate principalmente da grafite, silicati, olivina e costituiscono circa l’1% della massa dell’ISM. Nonostante ciò sono molto importanti per l’evoluzione della galassia. Si trovano a temperature fino ad un massimo di 100 K e date le loro dimensioni sono degli ottimi assorbitori della radiazione nell’ottico e nell’UV; una volta assorbita la riemettono nell’IR. Sono fondamentali anche per la formazione delle molecole dato che funzionano da catalizzatori per gli atomi.
In questa trattazione andremo ad analizzare i processi di emissione delle stelle e dell’ISM, in diverse bande dello spettro elettromagnetico, dal radio fino ai raggi γ, a seconda di quelle che sono le loro caratteristiche. Questi processi si dividono in due tipologie:
Processi del continuo, dove i fotoni non vengono emessi ad una sola frequenza ν, ma all’interno di un intervallo di frequenze.
Processi in riga, dove i fotoni vengono emessi ad una frequenza caratteristica
