SPACE PHYSICS

Il corso si propone di fornire allo studente lo stato dell’arte della ricerca osservativa, teorica e sperimentale relativa ad alcuni processi di interazione delle componenti gassosa e solida tra loro e con il campo di radiazione nel Mezzo Interstellare (ISM); particolare attenzione viene dedicata ai processi di formazione e di distruzione di alcune specie molecolari chiave che, favorendo il collasso gravitazionale, regolano il tasso di formazione delle stelle e di conseguenza determinano la struttura e la dinamica delle galassie. Particolare attenzione verrà anche dedicata alle simulazioni di laboratorio che, in anni recenti, hanno posto su sicure basi galileane tutto l'argomento.

Verranno, inoltre, descritti i principali effetti chimico-fisici del bombardamento di solidi d'interesse astrofisico da parte di ioni energetici keV-MeV, che simulano il bombardamento da parte dei raggi cosmici dei grani delle polveri interstellari, e verrà evidenziata la dipendenza di tali effetti dalla perdita di energia per unità di percorso delle particelle veloci nei solidi.

Verrà affrontata una dettagliata trattazione fluidodinamica della generazione e propagazione di onde d’urto nel Mezzo Interstellare, quale caso di studio nell’ambito della interazione tra stelle e ISM.

L'approccio che verrà utilizzato durante il corso sarà di tipo osservativo-teorico.

Lo svolgimento del corso avverrà tramite lezioni frontali.

Laurea Triennale in Fisica.

Di norma obbligatoria.

1 – Il mezzo interstellare

Evidenze osservative della presenza del mezzo interstellare – Distribuzione del mezzo interstellare nella Galassia - Struttura multifase del mezzo interstellare – Nubi dense e molecolari – Nubi diffuse – Mezzo internubi – Gas coronale – Processi di raffreddamento e di riscaldamento nelle nubi.

2 – Il gas interstellare

Evidenze osservative – Composizione – Componente atomica e componente molecolare – Le specie più importanti: H, H₂, H₂O, CO, CO₂ ecc. – Idrocarburi policiclici aromatici – Fullereni.

3 – Le polveri interstellari

Evidenze osservative della presenza di polveri interstellari – Abbondanza delle polveri – Composizione – Distribuzione in dimensioni dei grani interstellari – Morfologia – I mantelli ghiacciati sui grani - Importanza della presenza delle polveri – Siti di formazione dei grani interstellari.

4 – Formazione di molecole in fase gassosa

Classificazione delle reazioni in fase gassosa in base alle rate constants - Processi di dissociazione indotta da fotoni UV nel mezzo diffuso e da particelle energetiche in quello denso - Modellizzazioni numeriche dell'arricchimento chimico delle nubi.

5 - Interazione gas-polveri

Fisisorbimento e chemisorbimento - Mobilità delle specie adsorbite - Grani delle polveri come catalizzatori – Meccanismi della catalisi eterogenea - Tecniche sperimentali di investigazione delle reazioni catalizzate sulla superficie dei grani - Risultati principali.

6 – Interazione di particelle energetiche con i grani interstellari

Cenni sui raggi cosmici – Interazione di ioni veloci con i solidi – Tecniche sperimentali di investigazione dei processi chimico-fisici indotti dai raggi cosmici.

7 – Interazione tra stelle e mezzo interstellare

Sfere di Stroemgren – Generazione e propagazione di onde d’urto nel mezzo interstellare.

1. A.G.G.M. Tielens: The Physics and Chemistry of the Interstellar Medium, Cambridge Acad Press, Cambridge (2005)

2. D.C.B. Whittet: Dust in the Galactic Environment, 2nd ed., IOP, London (2002)

3. V. Pirronello, J. Krelowski, G. Manicò (eds): Solid State Astrochemistry, Kluwer, Dordrecht (2003)

4. M. Harwit: Astrophysical Consepts, 4th ed., Springer, New York (2006)

Materiale didattico aggiuntivo verrà fornito direttamente agli studenti.

L'esame si svolge in forma orale

Tutti gli argomenti del corso sono oggetto di domanda d'esame