Astrofisica generale 2
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
Costruendo sulla base dell'insegnamento di Astrofisica Generale I, l'insegnamento si propone di fornire agli studenti un quadro della fisica galattica ed extragalattica, e delle tecniche di osservazione astrofisica da terra e dallo spazio nelle diverse bande dello spettro elettromagnetico. Si discutono le proprietà fisiche del mezzo interstellare, la dinamica degli ammassi stellari e della nostra Galassia, le proprietà delle galassie esterne, delle galassie attive e degli ammassi di galassie, fino a un'introduzione alla cosmologia. Infine il percorso ritorna sulla scala del nostro Sistema Solare e si conclude alle frontiere dell'astrobiologia sulla base dei recenti studi sui pianeti extrasolari.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente al termine dell'insegnamento avrà acquisito le seguenti abilità:
1. saprà discutere le principali caratteristiche della strumentazione utilizzata per misure astrofisiche nell'intero arco dello spettro elettromagnetico, dal radio al gamma.
2. avrà famigliarità con i diversi tipi di ammassi stellari, la loro dinamica, le informazioni deducibili attraverso il diagramma HR
3. sarà in grado di utilizzare la nozioni di estinzione del mezzo interstellare nella misura di distanze, nonché di discutere le proprietà fisiche del gas e della polvere interstellare
4. sarà in grado di discutere la struttura della nostra galassia, la sua rotazione differenziale, nonché l'evidenza del buco nero supermassivo centrale e di materia oscura nell'alone galattico
5. saprà classificare le galassie, dicutere la formazione stellare e la presenza di materia oscura dalle curve di rotazione, noncheè le proprietà delle galassie attive
6. sarà in grado di discutere la fisica degli ammassi di galassie, l'evidenza di gas intracluster da osservazoini X
7. avrà acquisito una iniziale visione della cosmologia, con le nozioni di base di espansione dell'uinverso, distribuzione di materia su larga scala, osservazioni del fondo cosmico di microonde
8. sarà in grado di discutere le proprietà principali del nostro sistema solare, a cominciare dalle proprietà del sistema Terra-Luna, dei pianeti rocciosi, dei pianeti giganti, fino agli oggetti trans-uranici
9. avrà consapevolezza delle attuali fontiere dello studio di pianeti extrasolari, in base ai dati disponibili di massa, densità, eccentricità, distanza dalla stella, e delle implicazioni circa la possibilità di condizioni fisiche favorevoli a ospitare forme di vita
1. saprà discutere le principali caratteristiche della strumentazione utilizzata per misure astrofisiche nell'intero arco dello spettro elettromagnetico, dal radio al gamma.
2. avrà famigliarità con i diversi tipi di ammassi stellari, la loro dinamica, le informazioni deducibili attraverso il diagramma HR
3. sarà in grado di utilizzare la nozioni di estinzione del mezzo interstellare nella misura di distanze, nonché di discutere le proprietà fisiche del gas e della polvere interstellare
4. sarà in grado di discutere la struttura della nostra galassia, la sua rotazione differenziale, nonché l'evidenza del buco nero supermassivo centrale e di materia oscura nell'alone galattico
5. saprà classificare le galassie, dicutere la formazione stellare e la presenza di materia oscura dalle curve di rotazione, noncheè le proprietà delle galassie attive
6. sarà in grado di discutere la fisica degli ammassi di galassie, l'evidenza di gas intracluster da osservazoini X
7. avrà acquisito una iniziale visione della cosmologia, con le nozioni di base di espansione dell'uinverso, distribuzione di materia su larga scala, osservazioni del fondo cosmico di microonde
8. sarà in grado di discutere le proprietà principali del nostro sistema solare, a cominciare dalle proprietà del sistema Terra-Luna, dei pianeti rocciosi, dei pianeti giganti, fino agli oggetti trans-uranici
9. avrà consapevolezza delle attuali fontiere dello studio di pianeti extrasolari, in base ai dati disponibili di massa, densità, eccentricità, distanza dalla stella, e delle implicazioni circa la possibilità di condizioni fisiche favorevoli a ospitare forme di vita
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
1) Strumentazione astronomica
- Telescopi ottici. Area efficace, risoluzione angolare. Seeing. Telescopi rifrattori e riflettori. Spettroscopia. Osservatori terrestri. Hubble Space Telescope.
- "Al di sotto del visibile". Astronomia IR e sub-mm. Osservazioni nelle microonde. Radioastronomia. Esperimenti e osservazioni da terra.
Missioni spaziali.
- "Al di sopra del visibile" Osservazioni UV. Astronomia X. Astronomia Gamma. Telescopi spaziali alle alte energie. Missioni spaziali
2) La Via Lattea
- Ammassi stellari. Tipi di ammassi. Dinamica degli ammassi stellari.
Diagramma HR per gli ammassi. Popolazioni stellari.
- Il mezzo interstellare. Estinzione interstellare. Polarizzazione. Diffusione e assorbimento. Polvere interstellare. Fisica dei grani.
Gas interstellare. Molecole interstellari. Chimica del mezzo
interstellare.
- La nostra galassia. Rotazione differenziale galattica. Distribuzione della massa. Curva di rotazione della Via Lattea. Distribuzione del gas
galattico. Il centro galattico. Il buco nero supermassivo centrale
3) Astronomia extragalattica e Cosmologia
- Galassie normali. Classificazione. Formazione stellare nelle galassie.
La struttura a spirale. Materia oscura nelle galassie
- Ammassi di galassie, struttura su larga scala. Distribuzione delle galassie. Dinamica degli ammassi. Legge di Hubble ed espansione dell'universo. Superammassi e vuoti. Sky Surveys.
- Galassie attive. Scoperta e osservazioni. Radio galassie. Quasars.
Buchi neri e nuclei galattici attivi (AGN).
- Cosmologia. Espansione. Redshift cosmologico. Accelerazione. Modelli di Friedmann. Parametri cosmologici. Fondo Cosmico di Microonde. Problemi aperti
4) Sistema Solare e esopianeti
- Il sistema Terra-Luna. La Terra come pianeta. Tettonica a placche. Atmosfera terrestre. Magnetosfera. Le maree. La Luna: origine e struttura. Problemi aperti.
- Il Sistema Solare. Pianeti rocciosi e pianeti giganti. Superficie,
atmosfera, struttura interna. Anelli. Satelliti. Corpi minori del sistema solare. Origine del sistema solare
- Esopianeti e astrobiologia. Terra primordiale. Stabilità delle condizioni terrestri. Possibilità di vita altrove nel sistema solare. Pianeti extrasolari. Zona di abitabilità. Missioni spaziali.
Prospettive.
- Telescopi ottici. Area efficace, risoluzione angolare. Seeing. Telescopi rifrattori e riflettori. Spettroscopia. Osservatori terrestri. Hubble Space Telescope.
- "Al di sotto del visibile". Astronomia IR e sub-mm. Osservazioni nelle microonde. Radioastronomia. Esperimenti e osservazioni da terra.
Missioni spaziali.
- "Al di sopra del visibile" Osservazioni UV. Astronomia X. Astronomia Gamma. Telescopi spaziali alle alte energie. Missioni spaziali
2) La Via Lattea
- Ammassi stellari. Tipi di ammassi. Dinamica degli ammassi stellari.
Diagramma HR per gli ammassi. Popolazioni stellari.
- Il mezzo interstellare. Estinzione interstellare. Polarizzazione. Diffusione e assorbimento. Polvere interstellare. Fisica dei grani.
Gas interstellare. Molecole interstellari. Chimica del mezzo
interstellare.
- La nostra galassia. Rotazione differenziale galattica. Distribuzione della massa. Curva di rotazione della Via Lattea. Distribuzione del gas
galattico. Il centro galattico. Il buco nero supermassivo centrale
3) Astronomia extragalattica e Cosmologia
- Galassie normali. Classificazione. Formazione stellare nelle galassie.
La struttura a spirale. Materia oscura nelle galassie
- Ammassi di galassie, struttura su larga scala. Distribuzione delle galassie. Dinamica degli ammassi. Legge di Hubble ed espansione dell'universo. Superammassi e vuoti. Sky Surveys.
- Galassie attive. Scoperta e osservazioni. Radio galassie. Quasars.
Buchi neri e nuclei galattici attivi (AGN).
- Cosmologia. Espansione. Redshift cosmologico. Accelerazione. Modelli di Friedmann. Parametri cosmologici. Fondo Cosmico di Microonde. Problemi aperti
4) Sistema Solare e esopianeti
- Il sistema Terra-Luna. La Terra come pianeta. Tettonica a placche. Atmosfera terrestre. Magnetosfera. Le maree. La Luna: origine e struttura. Problemi aperti.
- Il Sistema Solare. Pianeti rocciosi e pianeti giganti. Superficie,
atmosfera, struttura interna. Anelli. Satelliti. Corpi minori del sistema solare. Origine del sistema solare
- Esopianeti e astrobiologia. Terra primordiale. Stabilità delle condizioni terrestri. Possibilità di vita altrove nel sistema solare. Pianeti extrasolari. Zona di abitabilità. Missioni spaziali.
Prospettive.
Prerequisiti
Si assume il completamento della Laurea triennale in fisica e di aver seguito il Corso di Astrofisica Generale I. Oppure un background equivalente.
Metodi didattici
Lezioni frontali di teoria con esempi ed esercizi. La frequenza è fortemente consigliata.
Materiale di riferimento
Il materiale didattico utilizzato (slides, articoli) viene reso disponibile agli studenti sul sioto Ariel dopo ogni lezione. Diversi libri di testo vengono consigliati per le diverse parti del corso.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La verifica è un colloquio orale. Si richiede una comprensione critica degli argomenti svolti, compresa la capacità di discutere situazioni non direttamente esposte a lezione in un dialogo guidato dal docente.
FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA - CFU: 6
Lezioni: 42 ore
Siti didattici
Docente/i
Ricevimento:
Su appuntamento
Laboratorio di Strumentazione Spaziale, Dipartimento di Fisica (via Celoria 16, Milano)