Curriculum Astrofisica
Dipartimento di Fisica e Astronomia
Università di Catania
Osservatorio Astrofisico di
Catania
Istituto Nazionale di Astrofisica
Curriculum Astrofisica
INSEGNAMENTO
SSD
CFU
TIPO
SEMEST
RE
Meccanica quantistica
FIS/02
6
CARAT
1
Struttura della materia
FIS/03
6
CARAT
1
Metodi matematici della Fisica
FIS/02
6
INTEGR
1
Fisica nucleare e subnucleare
FIS/04
6
CARAT
1
Astronomia I + II
FIS/05
6+6
CARAT/
SCELTA
1+2
Laboratorio di Astrofisica I + II
FIS/01
6+6
CARAT
1+2
Astrofisica
FIS/05
6
CARAT
2
Magnetoidrodinamica
FIS/02
6
CARAT
2
Fisica Solare
FIS/01
6
CARAT
1
Fisica dello Spazio
FIS/01
6
INTEG
1
Radio Astronomia /
Fisica dei Raggi Cosmici
FIS/05
FIS/01
6
SCELTA
1
PRIMO ANNO
SECONDO ANNO
Prof. Gaetano Belvedere
ASTRONOMIA (12 CFU)
I - II
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Sfera celeste – Moto diurno degli astri - Polo celeste – Coordinate
alto-azimutali - Altezza del Polo celeste sull’orizzonte e latitudine
geografica – Transito di un astro al meridiano – Altezza massima e
minima di un astro sull’orizzonte – Stelle circumpolari – Stelle non
visibili. Angolo orario e declinazione – Punti gamma e delta –
Precessione degli equinozi - Ascensione retta e declinazione –
Triangoli sferici e formule di passaggio dal sistema orizzontale a
quelli equatoriali e viceversa .
Tempo siderale - Tempo solare medio – Tempo solare vero –
Equazione del tempo – Calcolo dell’istante di levata, culminazione e
tramonto di un astro – Calcolo delle coordinate alto-azimutali di
un astro a un dato istante - Anno siderale – Anno tropico.
Moto apparente dei pianeti – Periodo siderale e periodo sinodico –
Parallasse diurna –
Misura indiretta della parallasse solare. Dinamica del punto materiale
– Dinamica dei sistemi – Leggi di conservazione – Teorema del viriale
- Leggi di Keplero – Dinamica della precessione degli equinozi.
Parametri orbitali e costanti del moto – Determinazione
dell’eccentricità dell’orbita della Terra – Effetto Doppler e aberrazione
della luce – Determinazione della velocità orbitale media della Terra.
Intensità e flusso di radiazione – Intensità media da un disco stellare
– Legge dell’inverso del quadrato della distanza – Emissione e
assorbimento di radiazione – Equazione del trasporto e sua soluzione
– Equilibrio termodinamico e corpo nero – Distribuzione di Planck.
Flusso di radiazione emesso da una stella – Magnitudini apparenti –
Indici di colore - Temperatura efficace – Temperatura di brillanza –
Temperatura dal colore – Magnitudini assolute – Luminosità stellare –
Effetto dell’assorbimento interstellare. Parallasse annua –
Definizione del parsec
– Anno luce. Temperatura efficace
– Flusso e luminosità – Raggio – Massa – Gravità superficiale –
Relazione massa-luminosità. Diagramma di Hertzsprung-Russell –
Spettri stellari – Diagrammi magnitudine-colore – Classi di luminosità
– Ruolo di Te e g – Parallasse spettroscopica – Cenni di evoluzione
stellare.
Binarie visuali e determinazione delle masse stellari – Moto attorno
al centro di massa –Terza legge di Keplero – Unità di misura fisiche
e astronomiche – Binarie astrometriche e funzione di massa –
Binarie spettroscopiche, effetto del sin i e funzione di massa –
Binarie ad eclisse. Livelli energetici atomici – Assorbimento ed
emissione di fotoni – Costante di Rydberg – Numeri quantici –
Spettro dell’atomo d’idrogeno – Equazioni di Boltzmann e Saha –
Determinazione dell’energia di un livello. Atmosfera a piani paralleli
– Temperatura efficace e gravità superficiale – Variazione della
pressione, della densità e della temperatura con la profondità –
Spettro continuo e di righe – Allargamento delle righe spettrali –
Coefficiente di assorbimento nel continuo e nelle righe - Curve di
accrescimento e misura delle abbondanze stellari. Equazione
dell’equilibrio idrostatico – Equazione del trasporto di energia
radiativo e convettivo – Equazione di conservazione della massa –
Equazione di conservazione dell’energia – Equazione di stato –
Tasso di produzione di energia – Opacità - Determinazione della
variazione radiale delle grandezze fisiche – Condizioni al contorno –
Modelli stellari. Processi nucleari - Interazione debole – Interazione
forte – Fusione termonucleare - Conversione massa-energia Catena protone-protone – Ciclo del carbonio. Dimensioni, forma e
struttura della Galassia – Popolazioni stellari – Statistica stellare Funzione di luminosità – Ammassi aperti – Ammassi globulari –
Distribuzione della materia interstellare - Materia oscura – Il centro
della Galassia. Coordinate galattiche - Moto proprio delle stelle –
Parallassi statistiche – Local Standard of Rest - Rotazione della
Galassia - Costanti di Oort – Funzione di distribuzione di massa e
massa totale della Galassia
Prof. Francesco Leone
Laboratorio di Astrofisica (12 CFU)
I
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Serra
Serra
La La
Nave,
Nave, Etna
Introduzione:
Il1700m
sistema operativo linux, Interactive Data Language, Latex. La
Etna
radiazione elettromagnetica. I parametri di Stokes. L'atmosfera
terrestre. Spettro di assorbimento ed emissione. Spettri Stellari: tipi
spettrali e classi di luminosità. Trasformate di Fourier. Convoluzioni.
Strumentazione:
Telescopi: ottica, aberrazioni, configurazioni, montature. Telescopi per
il visibile, X, ultravioletto, infrarosso e radio.
Rivelatori:
Segnali, segnali analogici, campionamento e digitalizzazione,
teorema di Nyquist.
Caratteristiche generali: corrente di oscurita`, rumore di lettura e
rumore di fondo.
Rivelatori nel visibile: cenni storici: lastra fotografica e
fotomoltiplicatori. Bolometri. CCD. Rivelatori nel radio e micronde:
ricevitori. Rivelatori per raggi X e gamma.
Rivelatori per raggi cosmici e neutrini.
II
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CCD mosaic
Metodi Osservativi:
Imaging: Strumenti ottici per l'acquisizione di immagini. La
magnitudine monocromatica. Sistemi fotometrici. Luminosita` di
fondo: cielo (luna), sistema solare, galassia. Imaging.
Acquisizione immagini al telescopio. Riduzione dati con IRAF.
Spettroscopia:
Spettrografi. Teoria. Configurazioni e loro proprietà. Acquisizione
spettri al telescopio. Riduzione dei dati con IRAF. Progettazione di
uno spettrografo da banco e sua realizzazione in laboratorio
ottico.
Polarimetria:
Metodi per la misura del grado di polarizzazione sia lineare che
circolare in astrofisica. Acquisizione dati al telescopio e loro
riduzione con IRAF.
Radioastronomia:
Acquisizione dati da singola antenna e loro riduzione.
Determinazione parametri stellari:
Interazione radiazione materia. L'equazione del trasferimento
radiativo. I modelli di atmosfere stellari. Il codice ATLAS.
L'emissione continua e le righe spettrali. Risoluzione numerica
approssimata dell'equazione del trasporto radiativo con IDL. Il
codice SYNTHE. Determinazione dei parametri stellari
fondamentali dal confronto tra simulazioni numeriche e dati
osservativi: velocità radiale, velocità di rotazione, micro e macro
turbolenza. Temperature efficace, Gravità superficiale,
Abbondanze Chimiche.
Analisi di serie temporali (Variabilità):
Analisi di segnali periodici: determinazione delle frequenze.
Applicazione alle stelle variabili.
Radio Telescopio
32m, Noto
Prof. Alessandro Lanzafame
Astrofisica (6 CFU)
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Atmosfere stellari.
Venti stellari.
Atmosfere stellari in espansione.
Materia circumstellare, dischi di accrescimento e jets
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Struttura ed evoluzione delle stelle.
Fasi finali dell'evoluzione stellare.
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Formazione ed evoluzione delle galassie.
Nuclei galattici.
Cosmologia di campo vicino.
Prof. Francesca Zuccarello
Magnetoidrodinamica (6 CFU)
ll campo elettromagnetico. Campo magnetico potenziale. Il potenziale elettrico scalare. Legge della
induzione di Faraday. Campo magnetico di dipolo. Definizione di plasma. Distanza schermo di
Debye. Oscillazioni del plasma. Diffusione in un plasma. Plasmi collisionali e non-collisionali. Forza di
Lorentz. Moto delle particelle e moto del centro di guida. Momento magnetico. Punti specchio.
Invarianti adiabatici. Punti di vista Euleriano e Lagrangiano. Forze agenti su un fluido. Equazione di
continuità. Equazione del moto. Equazione di conservazione dell’energia. Sistema di equazioni della
MHD. Equazione dell’induzione. Numero di Reynolds magnetico. Decadimento del campo magnetico
in assenza di moto. Evoluzione del campo magnetico in presenza di moto del fluido e con una
conduttività infinita. Legge di conservazione del flusso magnetico. Legge del congelamento
magnetico. Punti neutri. Current sheet. Riconnessione magnetica. Meccanismo dinamo. Onde:
equazioni di base e modi fondamentali . Onde acustiche. Onde magnetiche. Onde di gravità . Onde
magnetoacustiche. Onde di shock.
Prof. Francesca Zuccarello
Fisica Solare (6 CFU)
Interno del Sole: nucleo, zona radiativa, zona convettiva.
Atmosfera solare: fotosfera, cromosfera, regione di
transizione, corona. Rotazione differenziale. Strutture
magnetiche presenti nell’atmosfera solare: regioni attive,
macchie, facole, protuberanze, loop. Buchi coronali. Vento
solare. Tecniche di osservazione dei diversi strati
dell’atmosfera solare. Telescopi solari. Spettrografi. Filtri.
Metodi di riduzione. Telescopi solari di nuova generazione.
Modello solare standard. Misura del flusso di neutrini
solari.
Eliosismologia. Oscillazioni come mezzo
diagnostico della struttura e della dinamica interne del
Sole. Processi magnetici nella atmosfera solare.
Galleggiamento magnetico dei tubi di flusso. Emersione di
flusso magnetico nell’atmosfera solare. Formazione delle
regioni attive. Macchie solari: caratteristiche fisiche e
morfologiche. Campi potenziali e campi force-free.
Estrapolazioni di campo magnetico. Processi di
riconnessione magnetica. Riscaldamento cromosfericocoronale. Flare: caratteristiche osservative. Coronal Mass
Ejection. Ciclo undecennale di attività solare. Cenni sul
modello dinamo. Relazioni Sole – Terra. Space Weather.
Metodologie di analisi dei dati solari acquisiti sia da Terra
che dallo spazio.
Prof. Valerio Pirronello
Fisica dello spazio (6 CFU)
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1 – Il mezzo interstellare
Evidenze osservative della presenza del mezzo interstellare – Distribuzione del mezzo interstellare nella
Galassia - Struttura multifase del mezzo interstellare – Nubi dense e molecolari – Nubi diffuse – Mezzo
internubi – Gas coronale – Processi di raffreddamento e di riscaldamento delle nubi.
2 – Il gas interstellare
Evidenze osservative – Composizione – Componente atomica e componente molecolare – Le specie più
importanti: H, H2, H2O, CO, CO2 ecc. – Idrocarburi policiclici aromatici – Fullereni.
3 – Le polveri interstellari
Evidenze osservative della presenza di polveri interstellari – Abbondanza delle polveri – Composizione –
Distribuzione in dimensioni dei grani interstellari – Morfologia – Importanza della presenza delle polveri – I
mantelli ghiacciati sui grani – Siti di formazione dei grani interstellari.
4 – Processi fisico-chimici
Reazioni in fase gassosa ed arricchimento chimico delle nubi – Interazione gas-polveri – I grani delle polveri
come catalizzatori – Tecniche sperimentali di investigazione delle reazioni catalizzate sulla superficie dei
grani.
5 – I raggi cosmici
Composizione – Distribuzione in energia – Propagazione all’interno dell’eliosfera – Meccanismi di
accelerazione – Interazione dei raggi cosmici con i grani del mezzo interstellare – Tecniche sperimentali di
investigazione dei processi chimico-fisici indotti dai raggi cosmici.
6 – Formazione delle stelle
Il criterio di Jeans per il collasso gravitazionale delle nubi interstellari – Frammentazione delle nubi – Teorema
del viriale – Formazione delle stelle e dei sistemi planetari.
7 – Stelle e mezzo interstellare
Sfere di Stroemgren – Generazione e propagazione di onde d’urto nel mezzo interstellare – Photon
Dominated Regions (PDR).
Dr. Corrado Trigilio
Istituto Nazionale di Astrofisica
Radioastronomia (6 CFU)
Cenni storici. La finestra radio. Definizioni base per la radiazione EM. Approssimazioni nella
banda radio. Temperatura di brillanza. Trasporto radiativo. Onde elettromagnetiche nei
plasmi. Misura di dispersione. Rotazione di Faraday. Radiazione di dipolo elettrico.
Radiazione di Bremsstrahlung. Radiazione di Sincrotrone. Effetto Compton Inverso.
Effetto Sunyaev Zel’dovich. Radiotelescopi. Diagramma d’antenna. Ricevitori
supereterodina, bolometri. Spettrometri. Sensibilità. Interferometria. Sintesi d’apertura. Il
processo di mappatura. Interferometri attuali. Radiazione della Galassia. Mezzo
interstellare. Emissione di sincrotrone e raggi cosmici. Campi magnetici galattici. Regioni
HII. Polveri. La riga a 21 cm dell’H. Il diagramma HR nel radio ed emissione radio stellare.
Venti stellari. Resti di supernovae. Pulsars. Galassie normali e starburst. Radiogalassie.
Quasars. Energia radiosorgenti. Moti superluiminari. Nuclei galattici attivi e schemi
unificati.
Very Large Array 27 km
Tesi == Attività di Ricerca
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Fisica delle Atmosfere Stellari
Fisica Solare
Fisica del mezzo Interstellare
Radioastronomia
Tecnologie astronomiche
http://www.inaf.it
• 19 Istituti di Ricerca, 800 ricercatori
• 5 Osservatori Astronomici sul territorio nazionale
• 3 Radio Telescopi della rete europea Very Long Baseline
Interferometry
Large
Binocular
2x8.4 m,
Large Binocular
Telescope Telescope
2x 8.4m Mount Graham
•
Telescopio Nazionale Galileo, 3.55m LaPalma
•
Missioni spaziali Europee
Gaia è una missione di astrometria il cui scopo è
eseguire la più grande e più accurata mappa
tridimensionale della nostra Galassia.
Il lancio è previsto per l’autunno del 2012 .
European Southern Observatory
Member country
Joined
Belgium
Germany
France
Netherlands
Sweden
Denmark
Switzerland
1962
1962
1962
1962
1962
1967
1981
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Italy
1982
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Portugal
United Kingdom
Finland
Spain
Czech Republic
Austria
Brazil
2000
2002
2004
2006
2007
2008
2010
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Headquarters in Garching, Munich.
Chile
• Very Large Telescope Interferometer: 4x8.2 m
• 10 telescopes 2-4 m La Palma
• Gran Telescopio CANARIAS 11 m
Llano de Chajnantor Observatory
5104 m
Atacama Desert, Chile
Atacama Large Millimeter Array (ALMA)
50 antenne in 16 x 16 Kmq
2020 E-ELT
The European Extremely Large Telescope, 42 m
2020 EST
The European Solar Telescope, 4 m
