ISTITUZIONI DI ASTROFISICA

FIS/05 - 6 CFU - 1° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

VALERIO PIRRONELLO
Email: pirronello@dmfci.unict.it
Edificio / Indirizzo: Osservatorio Astrofisico di Catania
Telefono: 095 7332235
Orario ricevimento: ll Prof. Pirronello riceve lunedì dalle 17.00 e il venerdì dalle 10.00 alle 11.00; si consiglia comunque di contattarlo in anticipo per verificare che impegni istituzionali o personali non lo costringano a spostare il ricevimento ad un giorno specifico


Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire una panoramica sufficientemente approfondita dei fenomeni che hanno luogo nel nostro Universo.

Particolare attenzione verrà dedicata alla descrizione dei meccanismi fisici che sono alla base di tali fenomeni.

A causa della intrinseca interdisciplinarietà dell'astrofisica, quando necessario si introdurranno, anticipandoli in maniera euristica, concetti che verranno affrontati compiutamente in altre materie successivamente.

L'approccio utilizzato a lezione sarà di tipo osservativo-teorico.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

L'insegnamento verrà svolto principalmente tramite l'erogazione di lezioni frontali.

Si prevede di effettuare durante il corso una o più visite guidate alla Stazione Solare e a quella Stellare dell'Osservatorio Astrofisico di Catania.


Prerequisiti richiesti

Conoscenze indispensabili richieste per fruire pienamente del corso e per sostenerne l'esame finale:

- Calcolo differenziale e integrale delle funzioni di una variabile

- Meccanica dei sistemi di punti materiali.

- Termodinamica.

- Elettromagnetismo

- Ottica



Frequenza lezioni

Di norma obbligatoria.



Contenuti del corso

1 – Introduzione

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

 

2 – Le stelle

– Generalità

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

– Atmosfere stellari

Trasporto della radiazione – Andamento della temperatura con la profondità – Formazione delle righe – Equazioni di Boltzmann e di Saha* – Coefficienti di Einstein – Meccanismi di allargamento delle righe – Analisi delle abbondanze.

– Struttura interna

Le equazioni della struttura stellare – Relazione massa-luminosità – Processi di Fusione nucleare – Meccanismi di trasporto dell’energia – Criterio di Schwarzschild per l’instaurarsi della convezione.

– Evoluzione stellare

Evoluzione delle stelle di pre- e post-sequenza principale – Stelle pulsanti – Nebulose planetarie, novae e supernovae – Gas degenere di Fermi* - Nane bianche, stelle di neutroni e buchi neri.

 

3 – Il Sole: una stella tipica di sequenza principale

Atmosfera: fotosfera, cromosfera, corona – Zona di convezione – Rotazione differenziale – Campi magnetici – Teorema di Alfvèn* - Attività solare (macchie, facole, protuberanze, brillamenti) - Il problema dei neutrini solari.

 

4 – Il mezzo interstellare

Le nubi – Il gas – Le polveri – La chimica interstellare in fase gassosa e di superficie – Il Teorema del Viriale* - Il criterio di Jeans per il collasso gravitazionale e la formazione stellare.

 

5 – La nostra galassia

Morfologia, dinamica e caratteristiche fisiche della galassia – Gli ammassi globulari e gli ammassi aperti – Le popolazioni stellari – Il nucleo galattico – La materia oscura – I raggi cosmici.

 

6 – Le galassie

Classificazione morfologica di Hubble – Caratteristiche fisiche e processi di formazione delle galassie ellittiche e a disco – Gli ammassi e i superammassi di galassie – I Quasar e gli altri nuclei galattici attivi (AGN).

 

7 – Cosmologia

Evidenze osservative: la legge di Hubble dell’espansione dell’universo, il fondo cosmico di microonde – Principio cosmologico - Cosmologia newtoniana - L’equazione di Friedmann e quella del fluido cosmologico – Inflazione e fluttuazioni primordiali – Universo dominato dalla radiazione e dominato dalla materia – Modelli d’Universo - Materia oscura ed energia oscura – La costante cosmologica - Storia termica dell’Universo.

 

N.B.: Per gli argomenti asteriscati la deduzione quantitativa dei risultati puo’ essere omessa.



Testi di riferimento

1. G.B. Rybicki & A.P. Lightman: Radiative processes in Astrophysics, Wiley-VCH, New York (2004)

2. H. Karttunen et al.: Fundamental Astronomy, 5th ed, Springer Verlag, Berlin (2007)

 

Per consultazione

B.W. Carroll & D.A. Ostlie: An Introduction to Modern Astrophysics 2nd ed, Cambridge University Press, Cambridge (2007)


Altro materiale didattico

Se necessario del materiale didattico verrà fornito direttamente agli studenti.



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Gli argomenti del corso, seppur affrontati in maniera più approfondita durante le lezioni, debbono essere conosciuti almeno al livello di approfondimento del Karttunen et al.Karttunen et al.: Fundamental Astronomy, 5th ed, Springer Verlag, Berlin (2007) 


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

L'esame viene svolto in modalità orale.


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

Gli argomenti del corso sono tutti possibili oggetto di domanda.




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