programma - cosmo

Astronomia
2015-16
INTRODUZIONE
Corso di Astronomia
Contenuti:
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2015-2016
Prof. Marco Bersanelli
Fondamenti
Struttura stellare
Evoluzione stellare
Strumentazione per astrofisica
Astrofisica galattica
Astrofisica extragalattica e cosmologia
Sistema solare, astrobiologia
Modulo 1 (6 CFU), 1° semestre
Modulo 2 (6 CFU), 2° semestre
Approfondimento sia concettuale che sperimentale-osservativo
Prevalentemente dedicato all’astronomia ottica
Cenni di astronomia in tutto lo spettro elettromagnetico
Introduzione a tecnologie utilizzate per osservazioni astronomiche da terra
e dallo spazio alle diverse lunghezze d’onda
Esperienza osservativa al telescopio
(in collaborazione con Osservatorio Astronomico di Brera/Merate, INAF)
Esercitazioni: Dr. Maurizio Tomasi
– Approfondimenti e discussioni (preparazione agli esami orali)
Il corso di Astronomia
Obiettivi:
Presentare un quadro il più possibile completo
dell’Astronomia attuale
Evidenziare i problemi aperti
Corso-base dell’indirizzo in Astrofisica della Laurea Magistrale:
facilitare la comprensione degli altri corsi specialistici
sviluppare il “senso critico”
Interessanti interconnessioni con altri indirizzi di fisica
(nucleare, fisica della materia, particelle elementari, fisica applicata, …)
… e altri Corsi di Laurea
(Scienze Naturali, Geologia, Biologia, Chimica, Ingegneria spaziale…)
Il corso di Astronomia
Requisiti:
Laurea Triennale in Fisica
Allenamento a usare i concetti della fisica di base anche al
di fuori del contesto in cui sono stati imparati
Ripresa e approfondimento di nozioni presentate nel Corso
“Introduzione all'Astrofisica“
…ma non indispensabile
Enfasi sul “senso fisico”, non sul formalismo
Frequenza del corso caldamente consigliata
Esame:
Colloquio orale, a partire da un esempio o da un esercizio
Un appello al mese
Se richiesto, è possibile fare 2 esami separati per i 2 moduli
Il corso di Astronomia
Calendario esami Astronomia:
Venerdi
Venerdi
Venerdi
Venerdi
Venerdi
23
27
18
15
19
Ottobre 2015, h 14:30
Novembre 2015, h 14:30
Dicembre 2015, h 14:30
Gennaaio 2016, h 14:30
Febbraio 2016, h 14:30
Giovedi 31 Marzo 2016, h 14:30
Venerdi 22 Aprile 2016, h 14:30
Venerdi 27 Maggio 2016, h 14:30
Venerdi 24 Giugno 2016, h 14:30
Venerdi 22 Luglio 2016, h 14:30
PARTE I – Proprietà fondamentali delle stelle
Modulo 1
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Radiazione continua dalle stelle
Brillanza. Spettro elettromagnetico. Legge di Planck.
Indici di colore. Distanze e magnitudini assolute.
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Righe spettrali nelle stelle
Tipi spettrali. Formazione delle righe spettrali.
Diagramma Hertzsprung-Russell.
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Stelle binarie e masse stellari
Effetto Doppler in orbite circolari. Orbite ellittiche.
Masse e dimensioni stellari.
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Il Sole come stella tipica
Struttura fondamentale. Elementi di teoria del
trasporto radiativo. Fotosfera, Cromosfera, Corona.
Attività solare.
PARTE II – Energia e struttura stellare
Modulo 1
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Energia nelle stelle
Sorgenti dell’energia stellare. Astrofisica nucleare:
formazione degli elementi. Catena protone-protone.
Ciclo del Carbonio. Elementi pesanti.
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Struttura stellare e modelli
Equilibrio idrostatico. Equazioni dell’equilibrio stellare.
Trasporto radiativo e convettivo di energia. Abbondanze
cosmiche. Modelli stellari. Modello solare. Eliosismologia.
Neutrini solari.
PARTE III – Evoluzione stellare
Modulo 1
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Evoluzione di stelle di massa solare
Oltre la sequenza principale. Giganti. Variabili Cefeidi.
Nebulose planetarie. Gas degenere. Nane bianche.
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La fase finale delle stelle massicce
Supernovae e resti di SNe. Stelle di neutroni.
Pulsars. Raggio di Schwarzschild, buchi neri.
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Evoluzione di binarie compatte
Sistemi compatti con una nana bianca. Sistemi compatti
con stelle di neutroni, con un buco nero. Esempi di
sistemi compatti.
La scala delle distanze:
Dalla parallasse trigonometrica alle SNe Ia
PARTE IV – Telescopi e strumentazione astronomica
Modulo 2
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Telescopi ottici
Area efficace, risoluzione angolare. Seeing. Telescopi
rifrattori e riflettori. Spettroscopia. Osservatori terrestri.
Hubble Space Telescope.
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“Al di sotto del visibile”
Astronomia IR e sub-mm. Osservazioni nelle microonde.
Radioastronomia. Esperimenti e osservazioni da terra.
Missioni spaziali.
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“Al di sopra del visibile”
Osservazioni UV. Astronomia X. Astronomia Gamma.
Telescopi spaziali alle alte energie.
PARTE V – La Via Lattea
Modulo 2
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Ammassi stellari
Tipi di ammassi. Dinamica degli ammassi stellari.
Diagramma HR per gli ammassi. Popolazioni stellari.
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Il mezzo interstellare
Estinzione interstellare. Polarizzazione. Diffusione e
assorbimento. Polvere interstellare. Fisica dei grani.
Gas interstellare. Molecole interstellari. Chimica del mezzo
interstellare.
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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.
PARTE VI – Astronomia extragalattica e Cosmologia
Modulo 2
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Galassie normali
Classificazione. Formazione stellare nelle galassie.
La struttura a spirale. La materia oscura nelle galassie
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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.
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Galassie attive
Scoperta e osservazioni. Radio galassie. Quasars.
Buchi neri e nuclei attivi.
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Cosmologia
Espansione. Redshift cosmologico. Accelerazione.
Modelli di Friedmann. Parametri cosmologici. Il Fondo
Cosmico di Microonde. Problemi aperti
PARTE VII – Il Sistema Solare
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Il sistema Terra-Luna
Origine della Terra. Tettonica a placche. Cenni di fisica
dell’atmosfera terrestre. Magnetosfera. Le maree. La
Luna: origine e struttura. Problemi aperti.
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Sistema Solare
Pianeti terrestri e pianeti giganti. Superficie,
atmosfera, struttura interna. Anelli. Satelliti. Corpi
minori del sistema solare.
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Astrobiologia
Origine del sistema solare. Chimica della Terra
primordiale. Stabilità delle condizioni terrestri ed
evoluzione biologica. Possibilità per la vita altrove
nel sistema solare. Pianeti extrasolari. Prospettive.
Bibliografia
Testi principali di riferimento:
Marc L. Kutner, “Astronomy: a Physical
Perspective”, Cambridge Univesity Press, 2003
D. Maoz, “Astrophysics in a nutshell”, 2008,
Princeton University Press
Altri testi:
B. W. Carroll & D. A. Ostlie, “An introduction to
Modern Astrophysics”, Addison Wesley 1996, 2006.
F. H. Shu “The Physical Universe. An Introduction
to Astronomy” University Science Book
Articoli da riviste (reperibili in rete) saranno via
via suggeriti durante lo sviluppo del corso
Il materiale didattico utilizzato durante le lezioni
(slides, grafici, immagini) sarà disponibile on-line:
cosmo.fisica.unimi.it/astronomia
[email protected]
[email protected]