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Martin John Rees

1989 Balzan Prize for High Energy Astrophysics

Martin John Rees is a leading theoretician in the field of high energy astrophysics and has made fundamental contributions to our understanding of quasars, active galactic nuclei, neutron stars, black holes in cosmic X-ray sources, the formation of galaxies, and a number of other problems of current interest.

Tra i contributi scientifici più conosciuti e maggiormente citati del Prof. Rees, spiccano la previsione del moto superluminoso nei quasars e il modello di trasferimento di energia da un nucleo compatto a una radiosorgente estesa tramite fasci collimati di energia.

La prima idea nacque come spiegazione della rapida variabilità della luminosità dei quasars. A partire dai 1965-66 si notò che l’intensità dell’emissione radio (più tardi anche dei raggi X e dei raggi ottici) dei quasars e delle galassie attive mutavano nel corso di settimane o di mesi. Questo sembrava indicare che la regione emittente fosse tanto piccola da non poter contenere l’energia necessaria per emettere la radiazione. Alcuni astronomi trassero la conclusione che questo doveva significare che i quasars erano molto più vicini a noi rispetto a quanto indicato dallo spostamento della loro luce verso il rosso. Rees riconobbe tuttavia che tale variabilità può essere spiegata se la regione emittente consiste di gas in espansione o uscente a velocità prossima a quella della luce. Lo stesso modello potrebbe spiegare l’assenza (che prima appariva incomprensibile) di raggi X dovuta alla dispersione di onde radio e luce causata dall’effetto Compton inverso. Inoltre, ciò portava Rees a prevedere che le sorgenti variabili dovrebbero alla fine mostrare moti di gas nei loro nuclei ad una velocità talmente elevata che, proiettato nel piano del cielo, il movimento appare più rapido della velocità della luce. La prova dell’esistenza di questo movimento così rapido cominciò ad apparire negli anni 70 negli studi VLBI (Very Long Baseline Interferometry) sui quasars e sulle galassie radio-emittenti ed esso è ormai riconosciuto io numerose sorgenti. Flussi relativistici di gas simili a quelli ipotizzati da Rees continuano a fornire una valida spiegazione a queste osservazioni.

La seconda idea nacque dalla difficoltà di comprendere l’emissione di abbondanti onde radio da zone molto al di fuori dei margini visibili delle galassie e dei quasars. Come potrebbe essere fornita continuamente energia a queste regioni che rimangono pressoché invisibili finché sono “en route”? Una soluzione venne dall’idea di Rees di fasci di energia strettamente collimati che si muovono alla stessa, o quasi, velocità della luce. Rees ha contribuito a costruire varianti del modello originale fra cui un modello per i residui di supernova mossi dai pulsar, la teoria oggi generalmente accettata detta dei “twin exhaust”, l’interpretazione “jet o dell’insieme del fascio relativistico per i nuclei galattici attivi e del “torus” sostenuto dagli ioni per collimare i “jets”.

Altri temi nell’astrofisica delle alte energie a cui Rees e i suoi collaboratori hanno portato importanti contributi riguardano: (a) la formazione di sistemi-binari che emettono raggi X tramite la cattura di stelle e la dominanza di dischi di accrescimento in questi sistemi; (b) l’importanza di plasmi di elettroni-positroni nei nuclei galattici attivi; (c) la possibile esistenza di un massiccio buco nero al centro della nostra galassia; (d) la produzione di radiazioni di fondo, di elio e di deuterio da stelle pre-galattiche; (e) calcolo dei limiti dell’emissione di onde gravitazionali in vari tipi di sistemi astrofisici, e (f) la formazione di galassie in un universo dominato da materia fredda e scura.

Il Prof. Rees inoltre ha reso innumerevoli servizi alla comunità scientifica come Direttore dell’istituto di Astrofisica di Cambridge (1977-82, 1987-), come membro di numerosi comitati consultivi e di commissioni, e specialmente come guida dei suoi colleghi più giovani.

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