ASTROFISICA
Anno accademico 2016/2017 - 1° anno - Curriculum A e Curriculum BCrediti: 6
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 115 di studio individuale, 35 di lezione frontale
Semestre: 1°
Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire allo studente gli elementi di base e lo stato dell’arte di alcuni temi di Astrofisica: conoscenza dei sistemi di coordinate astronomiche; conoscenza degli strumenti per l’osservazione astronomica; conoscenza dei meccanismi di formazione degli spettri stellari; conoscenza della struttura interna delle stelle e delle varie fasi di evoluzione stellare; conoscenza della struttura del Sole; conoscenza della struttura delle galassie; conoscenza delle teorie di formazione ed evoluzione dell’Universo.
Prerequisiti richiesti
Conoscenze di: Trigonometria sferica; Ottica ed elettromagnetismo; Termodinamica; Onde elettromagnetiche e teoria della radiazione; Leggi di conservazione.
Frequenza lezioni
La frequenza delle lezioni è di norma obbligatoria.
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.
Contenuti del corso
Programma 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 – Il sistema solare e i sistemi extra-solari
Pianeti, satelliti, asteroidi, meteoriti, comete – Le leggi di Keplero – I pianeti extra-solari – La vita nell’Universo
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 – Stelle variabili – 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 – Rotazione differenziale – Campi magnetici e meccanismo dinamo – Attività solare (macchie, facole, protuberanze, brillamenti, coronal mass ejection) – Vento solare – Eliosismologia.
5 – La nostra galassia
Morfologia, dinamica e caratteristiche fisiche della galassia – Ammassi globulari e ammassi aperti – Popolazioni stellari – Il nucleo galattico – Materia oscura.
6 – Le galassie
Classificazione morfologica delle galassie – Caratteristiche fisiche e processi di formazione delle galassie – Ammassi e superammassi – Nuclei galattici attivi e quasar.
7 – Cosmologia
Basi osservative della cosmologia: la legge di Hubble e l’espansione dell’universo, il fondo cosmico di microonde. – Inflazione e fluttuazioni primordiali – Materia e energia oscure – La costante cosmologica.
Testi di riferimento
Testi consigliati:
• Kutner M.L., Astronomy: a physical perspective, Cambridge University Press
• Shipman H.L., Introduzione all’astronomia, Zanichelli
Programmazione del corso
* | Argomenti | Riferimenti testi | |
---|---|---|---|
1 | * | Telescopi e strumenti per l'osservazione | Kutner M.L., Astronomy: a physical perspective, Cambridge University Press |
2 | * | Sistemi di coordinate astronomiche | Materiale didattico fornito dal docente |
3 | * | Leggi di Keplero | Shipman H.L., Introduzione all’astronomia, Zanichelli |
4 | * | Caratteristiche dei pianeti del sistema solare | Kutner M.L., Astronomy: a physical perspective, Cambridge University Press |
5 | * | Spettri stellari | Kutner M.L., Astronomy: a physical perspective, Cambridge University Press |
6 | * | Classificazione spettrale delle stelle | Kutner M.L., Astronomy: a physical perspective, Cambridge University Press |
7 | * | Diagramma di Hertzsprung - Russell | Kutner M.L., Astronomy: a physical perspective, Cambridge University Press |
8 | * | Struttura interna delle stelle | Shipman H.L., Introduzione all’astronomia, Zanichelli |
9 | * | Fase di sequenza principale | Kutner M.L., Astronomy: a physical perspective, Cambridge University Press |
10 | * | Stadi finali di evoluzione | Kutner M.L., Astronomy: a physical perspective, Cambridge University Press |
11 | * | Struttura del Sole | Shipman H.L., Introduzione all’astronomia, Zanichelli |
12 | * | La Galassia | Kutner M.L., Astronomy: a physical perspective, Cambridge University Press |
13 | * | Ammassi globulari e ammassi aperti | Kutner M.L., Astronomy: a physical perspective, Cambridge University Press |
14 | * | Classificazione delle galassie | Kutner M.L., Astronomy: a physical perspective, Cambridge University Press |
15 | * | Legge di Hubble | Kutner M.L., Astronomy: a physical perspective, Cambridge University Press |
N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
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.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
- 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