CdSFISICA
Codice369BB
CFU9
PeriodoSecondo semestre
LinguaItaliano
| Moduli | Settore/i | Tipo | Ore | Docente/i | |
| ASTROFISICA EXTRAGALATTICA E COSMOLOGIA | FIS/05 | LEZIONI | 54 |
|
Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze in merito a due tematiche principali:
1) Primo Universo: formazione delle strutture (galassie, ammassi di galassie) in contesto cosmologico (modelli di universo, scala delle distanze, fondo cosmico di microonde, ricombinazione, collasso lineare e non lineare delle strutture, reionizzazione, galassie ad alto redshift) ;
2) Universo locale: Fisica delle galassie di tipo morfologico diverso (fomazione stellare, evoluzione chimica e dinamica, interazione tra galassie), sia dal punto di vista osservativo che quello teorico.
The student who successfully completes the course will be able to demonstrate advanced knowledge of the problems (and of the tools to tackle them) in extragalactic astrophysics and cosmology
Discussioni e dibattito al termine delle lezioni (o su appuntamento tramite ricevimento, anche in gruppi), con lo scopo di verificare le conoscenze acquisite e stimolare l'interesse in maniera critica. Lo studente puo' porre qualunque domanda, la cui risposta puo' essere proposta da tutti gli altri (studenti, docente).
The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology.
Methods: Final oral exam
Lo studente sara' in grado di affrontare problemi di carattere extragalattico, dalla scala delle distanze, alla fisica delle galassie (chimica, dinamica, formazione stellare), al contesto cosmologico, sia dal punto di vista osservativo che teorico.
The aim of the course is to provide a comprehensive review of extragalactic astronomy, from the distance scale to the physics of galaxies (chemical evolution, dynamics, star formation).
Discussioni in classe e approfondimenti alla fine di ogni lezione
Students should be able to discuss the basic properties of galaxies and the Universe. They should be able to illustrate their understanding through the solution of simple problems.
Lo studente acquisira' conoscenze chiave importanti per una carriera in astrofisica/astronomia
Students will acquire skills, knowledge and methods to undertake a career in theoretical or observational astronomy
Durante le discussioni e i dibattiti che normalmente emergono al termine delle lezioni (o durante i ricevimenti), verra' data enfasi alla capacita' di connettere argomenti diversi del corso e di saperli discutere in maniera critica.
Students should be able to connect the many aspects of extragalactic astronomy (star formation, our Galaxy, distances, external galaxies, high redshift galaxies, cosmology) to the big picture, which, in turn, should make clear the general significance of the themes that are studied.
Conoscenze di astrofisica di base (magnitudini, sistemi fotometrici, diagramma HR, etc) sono utili ma non richieste.
Knowledge of basic astrophysics and stellar evolution is recommended but not required
Utile seguire in parallelo il corso di fisica stellare
- Lezioni frontali
- modo in cui si svolgono le lezioni: lavagna e power point
Verranno fornite le slides (molto dettagliate) delle lezioni oltre alla registrazione video.
Delivery: face to face lectures, with visual aids such as powerpoints
Bias osservativi: bias statistici in caso di osservazioni fotometriche e/o di parallasse, fisica delle polveri (teoria di Mie, curve di estinzione, arrossamento ed emissione infrarossa)
Cosmologia: espansione dell'Universo e metrica, costante di Hubble, H0, modelli di Universo, fisica della ricombinazione (ricombinazione, disaccoppiamento, last scattering), fondo cosmico di microonde (interpretazione statistica, ricostruzione dei parametri cosmologici), formazione e crescita delle strutture cosmiche (che diventeranno galassie, ammassi di galassie e superammassi), massa di Jeans in Universo in espansione, evoluzione lineare, cenni di teoria non lineare, materia oscura calda e fredda, POP III, reionizzazione, oscillazioni acustiche barioniche (BAO)
Scala delle distanze, la via locale ad H0: parallassi (Gaia), indicatori di distanza stellari (Cefeidi, RR-Lyrae, tip RGB), mega-maser, binarie ad eclisse, supernovae Ia, tensione con H0 dalla CMB
Popolazioni stellari complesse: storia di formazione stellare nelle galassie tramite stelle risolte, spettroscopia e fotometria integrata, la nostra Galassia e il Gruppo Locale come laboratorio, galassie ad alto redshift
Formazione stellare: mezzo interstellare, fasi del mezzo interstellare, rapporto polveri/gas nelle galassie, massa di Jeans, effetti di rotazione, campi magnetici, turbolenza, frammentazione, funzione di massa stellare iniziale (IMF)
Evoluzione chimica delle galassie: yields stellari, diversi modelli di evoluzione chimica (close, leaky and accreting box)
Fisica delle galassie a spirale: osservazioni, curve di rotazione, materia oscura, micro-lensing, teoria delle onde di densita'
Dinamica delle galassie: interazione mareale tra galassie, frizione dinamica (eq. di Chandrasekhar), tempo di rilassamento, rilassamento violento, teorema del viriale tensoriale, schiacciamento galassie ellittiche, equazioni di Jeans, applicazioni delle eq. di Jeans, equazione di Boltzmann non collisionale (CBE), integrali del moto isolanti, soluzioni della CBE
Cosmology: models for the Universe, structure formation, CMB, linear evolution, hot/cold dark matter, hints of non-linear theory, reionization, primordial nucleosynthesis
Distance scale, the local H0 pathway: parallax (Gaia), stellar distance indicators (Cepheids, RR-Lyrae, RGB tip), mega-maser, eclipsing binaries, supernovae Ia, tension with Planck's H0
Complex stellar populations: history of star formation in galaxies through resolved stars, integrated spectroscopy and photometry, our Galaxy and the Local Group as a laboratory
Star formation: interstellar medium, Jeans mass, rotation effects, magnetic fields, turbulence, fragmentation
Chemical evolution of galaxies: stellar yields, models of chemical evolution (close, leaky and accreting box)
Dynamics of galaxies: rotation curves, spiral galaxies, dark matter, density waves, dynamical friction, relaxation time, violent relaxation, tensor virial theorem, elliptical galaxies, Jeans equations, CBE
Sono utili le slide del corso (molto dettagliate, con tutti i passaggi) e i seguenti libri di testo:
Introduction to Cosmology -- Barbara Ryden
Galactic Dynamics -- Binney & Tremaine
Galaxies in the Universe -- Sparke & Gallagher
Lecture notes, and parts of the following books:
Introduction to Cosmology -- Barbara Ryden
Galactic Dynamics -- Binney & Tremaine
Galaxies in the Universe -- Sparke & Gallagher
Steven Shore: The Tapestry of modern astrophysics
Esame orale di circa 30 minuti. Allo studente vengono poste due domande estratte da un elenco di domande predefinito fornito all'inizio delle lezioni.
Oral exam