ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| FISICA STELLARE A | FIS/05 | LEZIONI | 36 |
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Il corso è un sottoinsieme del corso di fisica stellare da 9 crediti, che si prefigge di fornire gli strumenti per la comprensione delle caratteristiche delle stelle nelle diverse fasi evolutive osservate nella nostra Galassia e nella galassie esterne. Il corso di fisica stellare da 9 crediti è diviso i due parti principali, che possono essere scelte indifferentemente come argomento del corso di fisica stellare A, a seconda delle conoscenze pregresse dello studente.
La prima parte riguarda lo studio dei meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari; la seconda parte analizza le caratteristiche di stelle di diversa massa nelle diverse fasi evolutive e quelle degli ammassi stellari e delle stelle di campo per riunire tutto nel quadro dell'evoluzione delle galassie ospiti. Lo studente che non ha mai seguito un corso sugli argomenti della prima parte, dovrà necessariamente scegliere quella, mentre se ha già seguito un corso su tali argomenti dovrà scegliere la seconda parte.
The student who successfully completes the course will acquire an advanced knowledge of the main topics related to stellar structure and evolution. The students can chose the first or second part of the course of stellar physics (9 credits) in dependence on their previous astrophysics knowledges. If he/she never followed before an astrophysics course must follow the first part, otherwise the second part. The first part analyse the physical mechanisms which play a role in stellar structures, the second part describes the characterstics of stars of different masses in different evolutionary phases.
Durante l'esame orale lo studente dovrà dimostrare la conoscenza del materiale del corso.
Metodo:
esame orale finale
During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material.
Methods:
Lo studente che completerà il corso con successo acquisirà conoscenze avanzate riguardo ai principali argumenti di struttura ed evoluzione stellare, a seconda dell'argomento scelto.
The student who successfully completes the course will acquire an advanced knowledge of the main topics related to stellar structure and evolution, in dependence of teh chosen part of the stellar astrophysics course.
Durante l'esame orale finale la commissione verificherà l'acquisizione delle conoscenze di base della parte scelta.
During the final oral exam the commitee verify the acquisition of the basic knowledges of the chosen part of the course.
Lo studente acquisirà le conoscenze teoriche in fisica stellare relative all'argomento scelto.
The student will acquire the theoretical knowledges in stellar physics related to the chosen part of the course.
La discussione durante l'esame orale è diretta alla verifica della compresione di uno o più dei maggiori argomenti trattati durante il corso.
The discussion during the oral exam is also devoted to verify the student's ability in understanding one of the main topics of the present research in stellar physics, discussed during the course. The understanding of the main parts of one of the research papers whose reading will be suggested during the course will be also verified.
Lo studente dovrebbe avere una conoscenza di base di meccanica, termodinamica e meccanica quantistica. per la prima parte del corso non sono necessarie precedenti conoscenze di astrofisica.
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The students should have a basic knowledge of mechanics, thermodynamics and quantum mechanics. For the first part no previous astrophysics knowledges are needed.
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Advised
Teaching methods:
Programma
Introduzione comune alle due parti scelte
Breve introduzione su concetti astrofisici di base: struttura della Via Lattea, caratteristiche fotometriche, chimiche e dinamiche delle popolazioni stellari galattiche, funzione iniziale di massa e star formation rate nella galassia ecc..
Programma prima parte
Strutture stellari: Il teorema del viriale e l'evoluzione delle strutture autogravitanti. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Termodinamica di materia e radiazione in condizioni stellari. Meccanismi di interazione fotone-materia e trasporto radiativo nelle stelle. Criteri e trattamento del meccanismo di trasporto di energia tramite convezione. Caso della convezione superadiabatica. Trasporto energetico per conduzione elettronica. Le equazioni di equilibrio stellare.
Procedure di calcolo di modelli stellari: il metodo del fitting ed il metodo di Henyey per la risoluzione delle equazioni di equilibrio stellare.
Reazioni nucleari: sezione d'urto e risonanze. Calcolo del rate di fusione in condizioni stellari: il "picco" di Gamow. Schermaggio elettronico.
Programma seconda parte
Reazioni nucleari: sezione d'urto e risonanze. Calcolo del rate di fusione in condizioni stellari: il "picco" di Gamow. Schermaggio elettronico. Meccanismi di produzione di neutrini. Catene di reazioni nucleari di interesse astrofisico: dalla fusione di H alla produzione di ferro. Catture neutroniche (lente e veloci) e protoniche su nuclei per la formazione di elementi più pesanti del ferro.
Cenni sui meccanismi di formazione stellare. Evoluzione di Pre-Sequenza Principale fino all'innesco della fusione di H centrale. Il modello solare standard e l'eliosismologia. Caratteristiche evolutive e strutturali di stelle al progredire delle fasi di combustione nucleare: combustione centrale ed in shell dell' H e dell' He , fasi evolutive avanzate. Evoluzione finale delle stelle in dipendenza dalla loro massa e composizione chimica. Caratteristiche generali delle nane bianche, la fase finale di stelle di massa piccola ed intermedia. Nucleosintesi stellare.
Fasi finali esplosive di stelle di massa intermedia-grande: i progenitori di supernovae e la nucleosintesi esplosiva. Supernovae da deflagrazione del carbonio, da cattura elettronica, da fotodisintegrazione del ferro e da produzione di coppie. Supernovae da "merging" gravitazionale in sistemi binari (Supernovae Ia).
La galassia e le popolazioni stellari. Evidenze di evoluzione nucleare. Generalizzazione del concetto di popolazione stellare alle galassie esterne.
Ammassi stellari e criteri interpretativi. L'elio cosmologico e la determinazione dell'abbondanza di elio negli ammassi stellari. Determinazione di distanza ed età di ammassi stellari. Morfologia delle varie fasi evolutive in ammasso, il problema del secondo parametro. Il problema della multipopolazione in ammassi stellari. Cenni su studio delle stelle di campo nella nostra Galassia.
Meccanismi di variabilità e l'uso delle stelle variabili come candele standard. Instabilita' per pulsazioni e sue relazioni con i parametri evolutivi. Le variabili tipo RR Lyrae e cefeide.
Cenni su studi di popolazione nella galassie esterne: recupero della star formation history. Cenni su analisi di popolazioni stellari non risolte semplici e complesse.
General introduction about stars in the Universe. Physical mechanisms in stars: Equation of State of the Stellar Matter, Opacity, nuclear energy generation, neutron captures. Stellar nucleosynthesis. Equations of Stellar Structure. Star Formation and Early Evolution. The Hydrogen Burning Phase. The solar model. The Helium Burning Phase. The Advanced Evolutionary Phases. Analysis of stellar clusters: simple and composite stellar populations. Analysis of galactic fields.
Libri consigliati: Castellani “astrofisica stellare”, Rolfs & Rodney “Cauldrons in the Cosmos”, Salaris & Cassisi "Evolution of stars and stellar populations", piu' parti di altri libri indicati durante lo svolgimento del corso
Recommended reading includes the following works: Astrofisica stellare (autore: Vittorio Castellani), Cauldrons in the Cosmos (autori: C. E. Rolfs, W. S. Rodney), Evolution of stars and stellar populations (autori: M. Salaris, S. Cassisi)
Esame orale. La commissione è composta da almeno due persone e la durata dell'esame è di circa un ora. Vengono fatte in genere tre domande di cui la prima di base e le altre due più complesse. L'esame si intende superato se lo studente ha compreso i concetti di base discussi durante il corso.
The exam is only oral and consist of three questions about arguments treated during the course. Generally the first question is really basic whilenthe others two are more complex. The exam commitee is composed of at least two people and the exam duration is general about one hour. The exam is passed if the students is able to answer basic questions about the arguments of the course.
