ASTROPHYSICS

Il corso tratta aspetti fondamentali dell’Astrofisica moderna e dà allo studente la possibilità di padroneggiarli in contesti di ricerca, divulgazione ed educazione nell’ambito delle Scienze dell’Universo. Le lezioni sono focalizzate sulla teoria della formazione delle stelle e dei sistemi planetari e sulla struttura ed evoluzione stellare. Vengono evidenziati in modo particolare i concetti di base e le applicazioni che hanno vaste implicazioni per l’Astronomia Galattica e la Cosmologia.

Conoscenza e capacità di comprensione. Comprensione critica dei meccanismi di formazione stellare, della struttura ed evoluzione stellare a partire da principi primi. Comprensione critica delle connessioni con ambiti affini.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Capacità di identificare gli elementi essenziali dei fenomeni astrofisici, in termini di ordine di grandezza e di livello di approssimazione necessario, ed essere in grado di effettuare le approssimazioni richieste. Capacità di identificazione della struttura teorica comune a diversi ambiti e di utilizzare lo strumento della analogia per applicare soluzioni conosciute a nuovi problemi e in diversi contesti astrofisici.

Autonomia di giudizio. Gli studenti acquisiranno la capacità di mettere in relazione i dati osservativi con i modelli teorici ed elaborare esperimenti, anche a livello concettuale, per rivelare possibili deviazioni dalle previsioni dei modelli.

Abilità comunicative. Competenze specifiche per una corretta ed efficace comunicazione delle conoscenze acquisite.

Capacita di apprendimento. Acquisizione di adeguati strumenti conoscitivi per l'aggiornamento continuo delle conoscenze e della capacità di accedere alla letteratura specializzata nel campo dell’Astrofisica e in campi affini.

I concetti principali sono esposti mediante lezioni frontali, che includono esempi applicativi.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Conoscenze indispensabili: Meccanica classica. Meccanica dei fluidi. Elettromagnetismo. Termodinamica.

Conoscenze importanti: Fisica Atomica. Fisica Nucleare.

La frequenza al corso è di norma obbligatoria (consultare il Regolamento Didattico del Corso di Studi)

FORMAZIONE DELLE STELLE E DEI PIANETI. Instabilità gravitazionale. Collasso di una nube sferica. Contrazione verso la sequenza principale. Caratteristiche delle stelle di pre-sequenza principale. Fenomeni di accrescimento e formazione dei sistemi planetari.

STRUTTURA ED EVOLUZIONE DELLE STELLE. Equazioni di struttura e loro soluzione. Dipendenza della struttura ed evoluzione stellare dalla massa. Stati finali dell’evoluzione stellare.

OSCILLAZIONI DELLE STELLE E ASTEROSISMOLOGIA. Oscillazioni radiali e non radiali delle stelle. Principi e applicazioni dei modelli astrosismici.

STRUTTURE MAGNETICHE NELLA ATMOSFERA SOLARE: Regioni attive, macchie solari, protubenze, loop, buchi coronali. Emersione di flusso magnetico nell'atmosfera solare. Formazione ed evoluzione delle regioni attive.  Il ciclo di 11 anni di attività solare. Il modello dinamo. Riscaldamento cromosferico-coronale. Vento solare. Flare e eruzioni di filamenti. Espulsioni di massa coronale. Space Weather.

[1] Kippenhahn R., Weigert A., Weiss A., “Stellar Structure and Evolution”, 2nd edition, Springer-Verlag 2012

[2] T. Padmanabhan, “Theoretical Astrophysics”, Cambridge University Press, 2001

[3] Stahler S.W., Palla F., “The Formation of Stars”, Wiley-VCH, 2005

[4] A. Lanzafame, "Notes on the Astrophysics course", 2024

L’esame di profitto è composto di una prova orale. Prove scritte in itinere possono essere proposte per una verifica dell’apprendimento ma non concorrono alla valutazione finale.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Le domande di seguito riportate non costituiscono un elenco esaustivo ma rappresentano solo alcuni esempi

Instabilità gravitazionale di una nube sferica isoterma

Differenze tra l'evoluzione in sequenza principale di stelle di piccola e grande massa

Massa di Jeans - Jeans' mass

Tempi scala dell'evoluzione stellare