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Elementi di Astrofisica

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Elements of Astrophysics

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Anno accademico 2018/2019

Codice dell'attività didattica
FIS0084
Docente
Dott. Davide Gandolfi (Titolare del corso)
Corso di studi
008703 Laurea in Fisica
Anno
3° anno
Periodo didattico
Terzo periodo didattico
Tipologia
D=A scelta dello studente
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/05 - astronomia e astrofisica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Orale
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il corso fornisce le conoscenze di base dell'astrofisica moderna ed offre un'ampia introduzione all'astronomia e ad alcuni fenomeni astrofisici, mostrando come gli astronomi ottengano ed interpretino le informazioni sulle stelle, pianeti, e galassie dal solo studio della radiazione che questi oggetti emettono, assorbono, riflettono.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Ampia conoscenza delle basi dell'astrofisica moderna e dell'applicazione della fisica classica e quantistica all'astrofisica moderna.

 

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Modalità di insegnamento

Lezioni frontali. Si consiglia vivamente di seguire assiduamente il corso.

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova orale obbligatoria che prevede tre domande su tematiche inerenti il programma.  La durata media della prova orale è di circa 40-45 minuti.

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Programma

INTRODUZIONE: sistemi di riferimento, distanze, moti

- Cenni di storia dell'astronomia; misura del raggio della Terra (Eratostene).
- Elementi di geografia astronomica. Moto apparente degli astri in cielo. Effetti della rotazione e della rivoluzione della Terra: astri circumpolari ed occidui, moto apparente diurno ed annuo del Sole. Sistemi di coordinate astronomiche: sistema alto-azimutale; sistema equatoriale relativo ed assoluto; sistema di coordinate galattiche. Giorno solare e giorno sidereo.
- Parallassi diurne ed annue. Distanza degli astri.
- Velocità relative: moti propri, componenti tangenziali e radiali. Parallassi di gruppo.

PARAMETRI STELLARI: fotometria e spettroscopia

- Magnitudine apparente ed assoluta. Sistemi di magnitudine. Indici di colore. Modulo di distanza.
- Corpo nero e leggi di radiazione - Spettri di emissione e spettri di assorbimento. Temperatura di colore.
- Richiami sui modelli di struttura atomica (e.g., atomo di Idrogeno) - Spettri stellari e loro classificazioni empiriche. Tipi spettrali. Correzione bolometrica e magnitudine bolometrica.
- Formazione degli spettri - Legge di Boltzmann e Saha. Temperatura effettiva e luminosità della stelle. Composizione chimica (metallicità) e gravità superficiale. Distanze spettroscopiche.
- Estinzione atmosferica e massa d'aria.
- Estinzione interstellare ed arrossamento.

MECCANICA CELESTE 

- Moto apparente e reale dei pianeti: Tolomeo, Copernico e Keplero. Elementi di meccanica celeste. Gravitazione universale.
- Problema dei due corpi: leggi di Keplero, equazione del moto. Soluzione del problema dei due corpi: orbite relative e baricentriche. Parametri orbitali. Velocità di fuga.
- Manovre orbitali: rendezvous e docking.
- Il problema dei tre corpi: soluzioni di Lagrange del problema dei tre corpi. Il problema ristretto dei tre corpi, superfici di Hill e punti Lagrangiani.

MASSE E RAGGI STELLARI

- Sistemi binari: sistemi binari visuali, sistemi binari spettroscopici, velocità radiali, funzione di massa.
- Sistemi binari fotometrici e binarie ad eclisse: raggi stellari ed inclinazione orbitale.
- Relazioni empiriche massa-luminosità e massa-raggio. 

ASTROFISICA STELLARE

- Diagramma colore-magnitudine. Diagramma di Hertzsprung-Russell. Classi di luminosità stellare.
- Struttura interna delle stelle. Struttura a simmetria sferica: equilibrio idrostatico, equilibrio termico. Equazioni della struttura interna delle stelle nel caso statico. Equazione di stato (gas perfetto), equazione di continuità, equazione dell'equilibrio idrostatico, equazione del trasporto di energia: convettivo e radiativo. Instabilità convettiva. Coefficiente di opacità, produzione di energia e peso molecolare medio. 
- Pressione al centro di una stella. Temperatura interna media.
- Produzione di energia. Teorema del viriale e contrazione gravitazione come sorgente di energia. Fusione nucleare.
- Relazioni analitiche approssimate massa-luminosità e massa-raggio.

PIANETI EXTRASOLARI: cenni

- Pianeti extrasolari: metodi di rivelazione. Osservazioni da Terra e dallo spazio.

Testi consigliati e bibliografia

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1) B. W. Carroll & D. A. Ostlie, "An Introduction to Modern Astrophysics",  Ed.: Cambridge University Press.

2) H. Karttunen et al., "Fundamental Astronomy", Ed: Springer.

3) C. D. Murray & S. F. Dermott. "Solar System Dynamics", Ed: Cambridge University Press.

4) B. Cester, "Corso di Astrofisica", Ed: Hoepli.

5) R.W. Hilditch, "An Introduction to Close Binary Stars", Cambridge

 



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Orario lezioni

Lezioni: dal 23/04/2018 al 15/06/2018

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Ultimo aggiornamento: 18/06/2018 12:25
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