Corso di Elementi di Astrofisica e Cosmologia. 5 c.f.u.
Obiettivi:
Il corso si propone di fornire allo studente i concetti di base
della Cosmologia moderna, di evidenziarne i collegamenti con l'Astrofisica
fornendo un quadro coerente ed aggiornato di questa disciplina, sia dal punto
di vista sperimentale che da quello teorico.
Programma:
- Elementi di Cosmologia e Astrofisica osservativa: Il cielo nelle varie bande
dello spettro elettromagnetico. Strutture cosmiche: galassie, gruppi,
ammassi, super-ammassi e filamenti. Osservazioni fotometriche e spettrali.
L'espansione di Hubble. Il fondo cosmico di microonde e gli altri fondi
cosmici. Gas intergalattico ed abbondanze di elementi leggeri primordiali.
Proprieta' dinamiche delle strutture cosmiche ed evidenze sperimentali
in favore della materia oscura. Supernovae come candele standard ed
evidenze sperimentali in favore dell'energia oscura.
- Elementi di relativita' generale: Spazio tempo. Metrica. Distanza Propria.
Metrica di Schwarzschield. Concetto di buco Nero. Buchi neri rotanti e
non rotanti. Onde gravitazionali. Principio Cosmologico. Metrica di Robertson-Walker.
Equazioni di Einstein. Equazioni di Friedmann e loro interpretazione classica.
- Il Modello Cosmologico Standard e le sue proprieta':
Il Paradosso di Olbers. Redshift, distanze e orizzonti cosmologici.
Parametri cosmologici e loro determinazioni sperimentali.
Tests cosmologici classici: Test di Hubble. Test del diametro angolare.
Test dei conteggi. Fluidi cosmici e loro equazione di stato.
Il concetto di Equivalenza. Soluzioni alla Friedmann. Modelli con costante cosmologica.
Storia termica dell'universo. I concetti di Disaccoppiamento e di Ricombinazione.
Asimmetria materia-antimateria.
- Oltre il modello standard: Paradosso degli orizzonti e della piattezza.
Soluzione inflazionaria. Cenni alla teoria dell'inflazione cosmologica.
Era di Planck e gravita' quantistica.
- Breve storia dell'universo: Era Adronica. Era Leptonica. Era Radiativa.
Il fondo cosmico di neutrini. Plasmi cosmici. La nucleosintesi cosmologica.
Era della materia. Ricombinazione. Reionizzazione. Intsabilita' gravitazionale alla Jeans.
Cenni sull'evoluzione delle strutture cosmiche.
Testi utilizzati:
- Dispense del corso sulla pagina web del docente
- Cosmology. Coles e Lucchin. Ed. Wiley
- Introduzione alla Cosmologia. Lucchin. Ed. Zanichelli.
(questo libro e' la versione italiana non aggiornata del precedente)
- An introduction to modern cosmology. Liddle. Ed. Wiley.
- The Early Universe. Kolb e Turner. Ed. Adison Wesley.
- Black Holes, White Dwarfs and Neutron stars. Shapiro e Teukolski. University of Chicago Press.
