Calcolatore Relazione Faber-Jackson Galassie Ellittiche

Calcolatore Faber-Jackson 1976 galassie ellittiche: L ∝ σ_v^4. Distance ladder, M-sigma, BH supermassicci. INAF Roma 2002, M87 EHT 2019.

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Calcolatore relazione Faber-Jackson galassie ellittiche

Il calcolatore relazione Faber-Jackson determina la luminosità totale L di una galassia ellittica a partire dalla sua dispersione di velocità centrale σ_v (misurata da allargamento Doppler delle righe spettrali stellari come Mg b 5180 Å, Ca II H&K, Na D), secondo la formulazione delle astronome americane Sandra M. Faber e Robert E. Jackson 1976 sull'Astrophysical Journal "Velocity dispersions and mass-to-light ratios for elliptical galaxies" (vol. 204, p. 668) DTM Carnegie Institution + Berkeley. La formula classica: L ∝ σ_v^α con α = 4 ± 0,4 "esponente Faber-Jackson" (analogo Tully-Fisher per ellittiche). Magnitudine assoluta: M = -10·log σ_v + 4 ± 0,5. La fisica: virial theorem ellittiche pressure-supported (no rotazione disco), σ_v² ≈ G·M_dyn/R_e, M_dyn ∝ R_e·σ_v², L ∝ σ_v^4 (assumendo M/L ratio constant). Estensione moderna fundamental plane Djorgovski-Davis 1987: R_e ∝ σ_v^1,4 · I_e^(-0,8) (relazione 3 parametri R_e effective radius, σ_v dispersion, I_e surface brightness, σ ridotta a 0,15 dex). M-σ relation Ferrarese-Merritt 2000 + Gebhardt 2000: M_BH = 1,3×10⁸ · (σ_v/200)^4,4 M_sole (correlazione massa BH supermassiccio centrale - dispersione bulge stellare, scoperta indipendente).

Le applicazioni cosmologiche:

  • distance ladder Faber-Jackson rung 50-200 Mpc tra Cepheidi e SNe Ia per ellittiche (impossibile Tully-Fisher senza disco rotazione)
  • M-σ co-evolution AGN buchi neri vs galassia host bulge
  • Fundamental plane standardizzazione galaxy distance estimator
  • galaxy morphology classification Hubble 1936 sequence. Le applicazioni astrofisiche italiane:
  • M87 NGC 4486 Vergine cluster INAF + EHT 2019 prima immagine BH (M = 1,2×10¹² M_sole ellittica gigante, σ_v = 320 km/s, BH M87* = 6,5×10⁹ M_sole)
  • M49 NGC 4472 Vergine ellittica INAF Capodimonte 1812 (più luminosa Virgo cluster, M = 1×10¹² M_sole)
  • M86 NGC 4406 Vergine
  • M84 NGC 4374 Vergine
  • NGC 1399 Fornace cluster sentinel INAF Bologna 1936
  • Survey VST KIDS Cerro Paranal Cile 2011-2019 INAF Capodimonte 1.500 deg² ellittiche fundamental plane
  • Andromeda M31 bulge INAF Trieste 1898 ellittico-like centro (σ_v = 175 km/s)
  • Sgr A* Via Lattea bulge INAF (σ_v ≈ 130 km/s, M-σ M_BH = 4×10⁶ M_sole confermato Ghez Genzel Nobel 2020)

Tabelle Faber-Jackson galassie ellittiche italiana

Galassia ellitticaDistanza (Mpc)σ_v (km/s)L (10¹⁰ L_sole)M_BH (M_sole)Applicazione italiana
M32 NGC 221 Andromeda0,79750,032×10⁶INAF Trieste 1898
NGC 1399 Fornace20,8337105×10⁸INAF Bologna 1936
M49 NGC 4472 Vergine16,5300142,5×10⁹INAF Capodimonte 1812
M87 NGC 4486 Vergine16,4320156,5×10⁹EHT 2019 prima imagine BH
M84 NGC 4374 Vergine16,829591,5×10⁹INAF Padova 1761
M86 NGC 4406 Vergine16,724773,8×10⁸INAF Brera 1762
NGC 4889 Coma94347302,1×10¹⁰INAF VST KIDS
IC 1101 Abell 20293203782004×10¹⁰INAF Capodimonte VST
Sgr A* Via Lattea bulge0,008130—4×10⁶Ghez Genzel Nobel 2020

(Fonte: Faber & Jackson 1976 ApJ 204, 668 + Djorgovski-Davis 1987 ApJ fundamental plane + Ferrarese-Merritt 2000 + Gebhardt 2000 ApJ Letters M-σ + dati INAF Roma 2002 + EHT Event Horizon Telescope 2019 ApJ Letters).

Esempi calcolo italiano Faber-Jackson

  • M87 NGC 4486 Vergine cluster 16,4 Mpc INAF + EHT Event Horizon Telescope 2019 prima immagine ombra BH: ellittica gigante cD, σ_v = 320 km/s misurata righe Mg b 5180 Å allargamento Doppler stelle bulge. Faber-Jackson: L = c·σ_v⁴ → L = 1,5×10¹¹ L_sole, M_assoluta = -22,1. M-σ: M_BH = 1,3×10⁸ · (320/200)^4,4 = 1,4×10⁹ M_sole (ma osservato EHT M87* = 6,5×10⁹, outlier upper end). Disco accrescimento + jet relativistico 5.000 al confermati
  • M49 NGC 4472 Vergine ellittica più luminosa cluster INAF Capodimonte Napoli 1812: σ_v = 300 km/s, L = 1,4×10¹¹ L_sole. Massa stellare M = 1×10¹² M_sole, BH centrale 2,5×10⁹ M_sole (M-σ 200 km/s)
  • M86 NGC 4406 Vergine peculiare X-ray bright INAF Brera Milano 1762: σ_v = 247 km/s, L = 7×10¹⁰ L_sole. M_BH = 3,8×10⁸ M_sole (M-σ). Distinta da galassia in caduta libera Virgo cluster (blueshift -244 km/s)
  • NGC 1399 Fornace cluster sentinel INAF Bologna Loiano 1936: ellittica brightest cluster member, σ_v = 337 km/s, L = 10¹¹ L_sole. M_BH = 5×10⁸ M_sole. Fundamental plane fit perfetto
  • IC 1101 Abell 2029 ellittica più grande nota 1 Mpc diametro: σ_v = 378 km/s, L = 2×10¹² L_sole, M_BH = 4×10¹⁰ M_sole. Eredita merging cluster
  • Sgr A* Via Lattea bulge INAF + Andrea Ghez UCLA + Reinhard Genzel MPE 2020 Nobel Physics: σ_v = 130 km/s bulge centrale tracciamento orbite stelle S2. M-σ M_BH = 4×10⁶ M_sole confermato
  • M-σ relation co-evolution INAF + JWST 2021 NIRSpec first galaxies: BH-bulge co-evolution z>5 cosmic dawn

Astrofisica galassie ellittiche italiana

L'astrofisica galassie ellittiche italiana:

  • INAF Istituto Nazionale di Astrofisica Roma 2002 Monte Porzio Catone (16 osservatori, 1.700 ricercatori): Padova 1761 Galileo (Università 1222) + Asiago 1979 Copernico 182 cm; Brera Milano 1762 Schiaparelli; Capodimonte Napoli 1812 VST KIDS dark matter ellittiche cluster; Arcetri Firenze 1872 Galileo Solar Telescope; Roma 1786; Trieste 1898 Planck CMB hardware bulge M31; Catania-Etna 1880; Bologna Loiano 1936 ellittiche cluster Fornace; Palermo 1790; Cagliari 1899 SRT 64 m radio 2013
  • Telescopi italiani ellittiche: TNG Telescopio Nazionale Galileo La Palma 1998 3,58 m INAF (HARPS-N + GIANO-B); LBT Mount Graham Arizona 2005 2×8,4 m INAF 25% (LUCI MOS multi-object 24-galaxy spectra cluster Vergine); VST Cerro Paranal Cile 2011 2,6 m INAF Capodimonte + ESO (KIDS dark matter weak lensing 1.500 deg² cluster ellittiche); SRT Sardegna 2013 64 m radio (FRB galaxie ellittiche fast radio burst)
  • Missioni galassie ASI Roma 1988: Planck Surveyor ESA 2009-2018 CMB Ω_m=0,32 H_0=67,4 (INAF Trieste); BeppoSAX 1996-2002 ASI X-ray AGN ellittiche M87* M86 jet; XMM-Newton ESA 1999 RGS italiana Padova-Bologna abbondanze chimiche ellittiche; Chandra NASA 1999 imaging X-ray cluster gas ellittiche; JWST 2021 NIRSpec contributo italiano first galaxies M-σ z>5 cosmic dawn (Roberto Maiolino Cambridge ex-INAF Arcetri); Euclid ESA 2023 ASI 25% 15.000 deg² weak lensing 25 mln galaxie spettro 6 anni; EHT Event Horizon Telescope 2019 M87* prima immagine ombra BH (italiana INAF Bologna VLBI partecipazione + IRAM 30 m); 2022 Sgr A* seconda immagine Via Lattea bulge
  • Premi Nobel Fisica italiani: Marconi 1909, Fermi 1938, Segrè 1959, Carlo Rubbia 1984, Riccardo Giacconi 2002. Andrea Ghez UCLA + Reinhard Genzel MPE 2020 Sgr A*; Roger Penrose 2020 BH theory
  • SISSA Trieste 1978 astrofisica numerica ellittiche merging; ICRA Roma La Sapienza 1985 + ICRANet Pescara 2003 Remo Ruffini buchi neri AGN; Scuola Normale Superiore Pisa 1810 Andrea Ferrara first galaxies cosmic dawn ellittiche progenitor quiescent passive; CINECA Casalecchio di Reno Bologna 1969 Marconi100 supercomputer 30 PFlops + Leonardo HPC pre-exascale 250 PFlops 2023 (5° classifica TOP500 mondiale) simulazioni galaxy merging Eagle Illustris-TNG hydrodynamic cosmologia. Bonus fiscali italiani ricerca 2025: Credito d'Imposta R&S art. 1 c. 200 L. 160/2019 fino 25%; Patent Box L. 178/2020 50%; PNRR Missione 4 Componente 2 ricerca 6,9 mld €

Aggiornato a luglio 2026

Domande frequenti

Cos'è la relazione Faber-Jackson?

Relazione empirica tra luminosità totale L galassia ellittica e dispersione di velocità centrale σ_v misurata righe stellari Mg b Ca II Na D allargamento Doppler. Formulata Sandra M. Faber + Robert E. Jackson 1976 ApJ 204, 668 DTM Carnegie Berkeley. Formula L ∝ σ_v^α con α = 4 ± 0,4. Analoga Tully-Fisher per ellittiche pressure-supported. Estende fundamental plane Djorgovski-Davis 1987.

Formula Faber-Jackson?

L = c · σ_v⁴ (Faber-Jackson classica) con c calibrazione, o M_assoluta = -10·log σ_v + 4 ± 0,5. Derivata virial theorem ellittiche pressure-supported (no rotazione disco): σ_v² ≈ G·M_dyn/R_e, M_dyn ∝ R_e·σ_v², L ∝ M^(3/2) (M/L ratio costante). Fundamental plane R_e ∝ σ_v^1,4 · I_e^(-0,8) (Djorgovski 1987 σ ridotta 0,15 dex).

M-σ relation BH supermassicci?

M-σ relation Ferrarese-Merritt 2000 + Gebhardt 2000 ApJ Letters: M_BH = 1,3×10⁸ · (σ_v/200 km/s)^4,4 M_sole. Correlazione massa buco nero supermassiccio centrale vs dispersione velocità bulge stellare. Smoking gun co-evolution BH-galaxy. Confermato Sgr A* Via Lattea M_BH = 4×10⁶ M_sole (Ghez Genzel Nobel 2020), M87* = 6,5×10⁹ M_sole (EHT 2019).

Esempio M87 Faber-Jackson EHT?

M87 NGC 4486 Vergine cluster 16,4 Mpc INAF + EHT 2019 prima immagine BH: ellittica gigante cD, σ_v = 320 km/s misurata Mg b 5180 Å. Faber-Jackson L = 1,5×10¹¹ L_sole, M_assoluta -22,1. M-σ M_BH = 1,4×10⁹ M_sole (calcolata) vs 6,5×10⁹ EHT osservato (outlier upper). Disco accrescimento + jet relativistico 5.000 al M87* confermati 2019.

Esempi galassie ellittiche italiane?

Galassie ellittiche italiane INAF: M87 NGC 4486 Vergine 16,4 Mpc EHT 2019 BH 6,5×10⁹ M_sole; M49 NGC 4472 Vergine più luminosa INAF Capodimonte 1812; M86 NGC 4406 INAF Brera 1762 X-ray bright; NGC 1399 Fornace sentinel INAF Bologna 1936; M84 NGC 4374 INAF Padova 1761; M32 Andromeda compagna INAF Trieste 1898; IC 1101 Abell 2029 1 Mpc gigante VST KIDS.

Fundamental plane Djorgovski 1987?

Fundamental plane Djorgovski-Davis 1987 ApJ ellittiche estensione 3-parametri Faber-Jackson: R_e ∝ σ_v^1,4 · I_e^(-0,8) con R_e effective radius (mezzo luce), σ_v dispersione velocità, I_e surface brightness. σ ridotta da 0,3 dex (Faber-Jackson 2D) a 0,15 dex (Fundamental plane 3D). Best distance estimator galaxy ellittiche cluster Vergine Coma Fornace standardizzato.

Applicazioni Faber-Jackson cosmologia?

Applicazioni Faber-Jackson: 1) Distance ladder ellittiche 50-200 Mpc tra Cepheidi e SNe Ia; 2) M-σ co-evolution AGN BH-bulge Ferrarese-Gebhardt 2000; 3) Fundamental plane 3D distance estimator; 4) Galaxy morphology Hubble 1936 ellittiche E0-E7; 5) Test dark matter halo ellittiche; 6) Cosmic noon JWST z>2 quiescent passive.

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