Astrofisica extragalattica
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire agli studenti una panoramica sulle principali proprietà fisiche e su alcuni processi fisici alla base dell'attuale interpretazione della formazione e dell'evoluzione delle galassie e degli ammassi di galassie. Gli argomenti dell'insegnamento verranno presentati sia da un punto di vista teorico che osservativo.
Risultati apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di:
1. Descrivere le principali caratteristiche morfologiche e strutturali di galassie e ammassi di galassie, a partire da osservazioni in diverse bande dello spettro elettromagnetico
2. Comprendere e discutere diversi processi fisici riguardanti la formazione e l'evoluzione di galassie e ammassi di galassie
3. Costruire modelli teorici e confrontarli con le osservazioni per misurare alcune proprietà fisiche di galassie e ammassi di galassie
4. Impostare e risolvere problemi tipici di astrofisica extragalattica
5. Utilizzare dati reali di database pubblici per analizzare galassie e ammassi di galassie
6. Leggere e presentare lavori di ricerca di astrofisica extragalattica
7. Caratterizzare nelle linee essenziali le proprietà di diverse simulazioni numeriche
1. Descrivere le principali caratteristiche morfologiche e strutturali di galassie e ammassi di galassie, a partire da osservazioni in diverse bande dello spettro elettromagnetico
2. Comprendere e discutere diversi processi fisici riguardanti la formazione e l'evoluzione di galassie e ammassi di galassie
3. Costruire modelli teorici e confrontarli con le osservazioni per misurare alcune proprietà fisiche di galassie e ammassi di galassie
4. Impostare e risolvere problemi tipici di astrofisica extragalattica
5. Utilizzare dati reali di database pubblici per analizzare galassie e ammassi di galassie
6. Leggere e presentare lavori di ricerca di astrofisica extragalattica
7. Caratterizzare nelle linee essenziali le proprietà di diverse simulazioni numeriche
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
· Introduzione
· Galassie:
1. Classificazione e morfologia (galassie ellittiche e a spirale)
2. Fotometria e spettroscopia
3. Relazioni di scala (Tully-Fisher, Faber-Jackson, Piano Fondamentale)
4. Misure di massa totale (dinamica, lensing gravitazionale) e il 'problema' della materia oscura
5. Popolazioni stellari ed evoluzione chimica
6. Interazioni e trasformazioni (interazioni mareali, attrito dinamico, 'merging', effetti in ambiente denso)
7. Proprietà statistiche (funzioni di luminosità e massa stellare, distribuzioni di dimensioni e colori)
8. Buchi neri centrali e loro co-evoluzione con le galassie ospiti
9. Galassie attive e QSO: un quadro unificato per l'evoluzione delle galassie
· Gruppi e ammassi di galassie:
1. Il Gruppo Locale
2. Proprietà in banda ottica (classificazione morfologica, distribuzione spaziale della massa stellare)
3. Proprietà in banda X (radiazione in banda X, modelli di emissione in banda X)
4. Misure di massa totale e di gas caldo (dinamica, raggi X, lensing gravitazionale) e il 'problema' della materia oscura
5. Relazioni di scala (massa viriale - temperatura, massa viriale - dispersione di velocità)
6. Effetti evolutivi (ammassi lontani)
· L'Universo ad alto redshift:
1. L'Universo post-ricombinazione: 'dark ages'
2. La foresta Lyman-alfa e il test Gunn-Peterson
3. Galassie e QSO ad alto redshift: tecniche fotometriche di ricerca (redshift fotometrici, galassie 'Lyman-break') e loro proprietà
4. Re-ionizzazione del mezzo intergalattico a z > 10: stelle Pop III o AGN?
5. Processi radiativi e 'escape fraction'
· Galassie e ammassi nel modello cosmologico standard:
1. Il modello ad alone: relazione tra massa barionica e oscura per galassie ed ammassi
2. Cenni alle simulazioni numeriche: a N corpi, idrodinamiche, semi-analitiche
· Galassie:
1. Classificazione e morfologia (galassie ellittiche e a spirale)
2. Fotometria e spettroscopia
3. Relazioni di scala (Tully-Fisher, Faber-Jackson, Piano Fondamentale)
4. Misure di massa totale (dinamica, lensing gravitazionale) e il 'problema' della materia oscura
5. Popolazioni stellari ed evoluzione chimica
6. Interazioni e trasformazioni (interazioni mareali, attrito dinamico, 'merging', effetti in ambiente denso)
7. Proprietà statistiche (funzioni di luminosità e massa stellare, distribuzioni di dimensioni e colori)
8. Buchi neri centrali e loro co-evoluzione con le galassie ospiti
9. Galassie attive e QSO: un quadro unificato per l'evoluzione delle galassie
· Gruppi e ammassi di galassie:
1. Il Gruppo Locale
2. Proprietà in banda ottica (classificazione morfologica, distribuzione spaziale della massa stellare)
3. Proprietà in banda X (radiazione in banda X, modelli di emissione in banda X)
4. Misure di massa totale e di gas caldo (dinamica, raggi X, lensing gravitazionale) e il 'problema' della materia oscura
5. Relazioni di scala (massa viriale - temperatura, massa viriale - dispersione di velocità)
6. Effetti evolutivi (ammassi lontani)
· L'Universo ad alto redshift:
1. L'Universo post-ricombinazione: 'dark ages'
2. La foresta Lyman-alfa e il test Gunn-Peterson
3. Galassie e QSO ad alto redshift: tecniche fotometriche di ricerca (redshift fotometrici, galassie 'Lyman-break') e loro proprietà
4. Re-ionizzazione del mezzo intergalattico a z > 10: stelle Pop III o AGN?
5. Processi radiativi e 'escape fraction'
· Galassie e ammassi nel modello cosmologico standard:
1. Il modello ad alone: relazione tra massa barionica e oscura per galassie ed ammassi
2. Cenni alle simulazioni numeriche: a N corpi, idrodinamiche, semi-analitiche
Prerequisiti
Meccanica, Termodinamica, Analisi Matematica 1 e 2.
È consigliata la conoscenza di nozioni elementari relative all'astronomia, acquisite ad esempio nel corso di Introduzione all'astrofisica.
È consigliata la conoscenza di nozioni elementari relative all'astronomia, acquisite ad esempio nel corso di Introduzione all'astrofisica.
Metodi didattici
42 ore di lezioni frontali, comprensive di alcune esercitazioni con dati reali.
Materiale di riferimento
P. Schneider, Extragalactic Astronomy and Cosmology
H. Mo, F. Van den Bosch, S. White, Galaxy Formation and Evolution
G. Bertin, Dynamics of Galaxies
C. L. Sarazin, X-Ray Emission from Clusters of Galaxies
B. W. Carroll, D. A. Ostlie, An Introduction to Modern Astrophysics
H. Mo, F. Van den Bosch, S. White, Galaxy Formation and Evolution
G. Bertin, Dynamics of Galaxies
C. L. Sarazin, X-Ray Emission from Clusters of Galaxies
B. W. Carroll, D. A. Ostlie, An Introduction to Modern Astrophysics
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Prova orale consistente in un colloquio di circa un'ora. Nella prova lo studente deve dimostrare di avere acquisito familiarità con i concetti fondamentali introdotti durante l'insegnamento e di saperli applicare per risolvere problemi specifici di astrofisica extragalattica.
Docente/i
Ricevimento:
Venerdì, 14:30-17:30 (su appuntamento)
Dipartimento di Fisica, via Giovanni Celoria, 16, 20133 Milano