ASTROFISICA

Il Corso si propone di fornire allo studente gli elementi di base e lo stato dell’arte di alcuni temi di Astrofisica. In particolare, il Corso si propone di fornire le seguenti conoscenze e competenze:

• conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): lo studente acquisirà: la conoscenza dei sistemi di coordinate astronomiche; la conoscenza degli strumenti per l’osservazione astronomica; la conoscenza dei processi di formazione degli spettri stellari; la conoscenza della struttura interna delle stelle e delle varie fasi di evoluzione stellare; la conoscenza della struttura del Sole; la conoscenza della struttura delle galassie; la conoscenza delle teorie di formazione ed evoluzione dell’Universo. .
• capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding): lo studente sarà in grado di valutare e descrivere quantitativamente i fenomeni celesti e di interpretare le osservazioni da Terra e da satellite alla luce dei processi fisici studiati nei diversi ambienti astrofisici.
• autonomia di giudizio (ability of making judgements): lo studente svilupperà autonomia di giudizio e senso critico per la corretta interpretazione dei fenomeni astrofisici.
• abilità comunicative (communication skills): lo studente acquisirà la capacità di descrivere con proprietà di linguaggio i fenomeni astrofisici, dalla scala del sistema solare alle scale cosmologiche.
• capacità di apprendimento (learning skills): Lo studente acquisirà adeguati strumenti conoscitivi per l'aggiornamento continuo delle conoscenze e di accedere alla letteratura specializzata nel campo dell’Astrofisica.

Il metodo didattico utilizzato per lo svolgimento dell'insegnamento è basato su lezioni frontali.

Sono inoltre previste alcune esercitazioni pratiche finalizzate all'apprendimento di alcune tecniche utilizzate in astrofisica. Durante il Corso sono previste visite guidate a infrastrutture osservative dell'INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania.

Conoscenze di: Trigonometria sferica; Ottica ed elettromagnetismo; Termodinamica; Onde elettromagnetiche; Leggi di conservazione.

La frequenza delle lezioni è fortemente consigliata.

Se concordato con gli studenti e/o in presenza di studenti stranieri, frequentanti nell’ambito di accordi Erasmus o di accordi quadro internazionali, il corso sarà tenuto in lingua inglese.

Programma del corso:

1 – Introduzione

Metodologia dell’investigazione in astrofisica – Scale di distanza e unità di misura – Strumenti per l’osservazione dei corpi celesti – Sistemi di coordinate astronomiche.

2 – Il sistema solare e i sistemi extra-solari

Pianeti, satelliti, corpi minori – Le leggi di Keplero – I pianeti extra-solari

3 – Le stelle

Atmosfere stellari: Formazione delle righe spettrali – Equazioni di Boltzman e di Saha – Spettri stellari

Parametri stellari: Magnitudine e luminosità – Classificazione spettrale delle stelle – Parametri fondamentali delle stelle – Il diagramma di Hertzprung-Russell.

Struttura interna: Le equazioni della struttura stellare – Relazione massa-luminosità – Processi di fusione nucleare – Meccanismi di trasporto dell’energia

Evoluzione stellare: Il mezzo interstellare: struttura e composizione – Il criterio di Jeans per il collasso gravitazionale e la formazione stellare – Fase di sequenza principale - Evoluzione delle stelle fuori dalla sequenza principale – Stadi finali dell’evoluzione – Nebulose planetarie, novae e supernovae – Nane bianche, stelle di neutroni e buchi neri.

4 – Il Sole: una stella tipica di sequenza principale

Caratteristiche fisiche – Struttura interna - Fotosfera, cromosfera, corona – Campi magnetici e meccanismo dinamo – Attività solare (macchie, facole, protuberanze, brillamenti, coronal mass ejection) – Vento solare.

5 – La nostra Galassia

Morfologia, dinamica e caratteristiche fisiche della Galassia – Ammassi globulari e ammassi aperti – Popolazioni stellari.

6 – Le galassie

Classificazione morfologica delle galassie – Caratteristiche fisiche e processi di formazione delle galassie – Ammassi e superammassi.

7 – Cosmologia

Basi osservative della cosmologia: la legge di Hubble e l’espansione dell’universo - il fondo cosmico di microonde – Materia e energia oscure.

Testi consigliati:

• Kutner M.L., Astronomy: a physical perspective, Cambridge University Press

• Shipman H.L., Introduzione all’astronomia, Zanichelli

Le presentazioni (ppt o pdf) utilizzate durante le lezioni saranno distribuite agli studenti durante il periodo delle lezioni oppure saranno rese accessibili in una cartella Dropbox.

Metodi e criteri di valutazione dell’apprendimento:

La verifica dell’apprendimento è affidata ad un esame finale orale. Attraverso domande relative a punti qualificanti delle varie parti del programma si tende ad accertare il livello di conoscenza complessiva acquisita dal candidato, la sua capacità di affrontare criticamente gli argomenti studiati e di mettere in correlazione le varie parti del programma.

Criteri per l’attribuzione del voto finale:

Alla formulazione del voto finale concorreranno in egual misura la padronanza mostrata nelle argomentazioni qualitative e quantitative, la visione critica degli argomenti affrontati durante il corso e la capacità di mettere in correlazione le varie parti del programma.

• Descrizione di un sistema di coordinate astronomiche
• Caratteristiche dei telescopi
• Leggi di Keplero
• Caratteristiche fisiche e morfologiche dei pianeti rocciosi (o gassosi) del sistema solare
• Metodi di indagine basati sugli spettri stellari
• Diagramma di Hertzsprung - Russell
• Struttura interna di stelle di sequenza principale
• Formazione stellare
• Fase di sequenza principale
• Fasi finali di evoluzione stellare
• Struttura interna e atmosfera del Sole
• Struttura della Galassia
• Ammassi stellari e differenze evolutive
• Classificazione delle galassie
• Legge di Hubble