Astronomia
A.A. 2019/2020
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire agli studenti un quadro generale e completo della fisica stellare. Partendo dalle proprietà fondamentali delle stelle dedotte direttamente dalle osservazioni (fotometria, spettroscopia, parallasse, misure di massa in sistemi binari), si discutono i modelli che descrivono l'equilibrio, la produzione di energia, e l'evoluzione delle stelle. In questo percorso vengono via via introdotte molte delle grandezze fisiche e dei concetti di uso generale in Astrofisica, necessari anche come base per intraprendere il corso di Astronomia II.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente al termine del corso avrà acquisito le seguenti abilità:
1. sarà in grado di utilizzare correttamente i concetti di base quali luminosità e magnitudine (relativa e assoluta), brillanza superficiale, densità di flusso, temperatura efficace, raggio di luminosità.
2. saprà descrivere le principali proprietà di uno spettro stellare, la radiazione continua, le righe di assorbimento
3. Saprà calcolare velocità relative da misure dell'effetto Doppler nelle righe spettrali, nonchè valutare gli effetti di temperatura e pressione dal profilo delle righe di assorbimento
4. sarà in grado di discutere le proprietà princilali del Sole, la sua struttura, il suo ciclo, la sua attività magnetica, le caratteristiche della forosfera, della cromosfera e della corona.
5. avrà padronanza dei meccanismi di produzione di energia nucleare nelle stelle, e delle evidenze sulle condizioni interne attraverso l'eliosismologia e la fisica del neutrino
6. avrà padronanza delle equazioni di equilibrio stellare, e dei meccanismi di trasporto radiativo e convettivo all'interno della stella
7. sarà in grado di discutere l'evoluzione stellare per stelle di masse diverse, fino alle loro fasi finali
8. saprà discutere le proprietà del gas degenere, la natura delle nane bianche e delle stelle di neutroni, le condizioni per la formazione di un buco nero stellare
9. sarà in grado di calcolare distanze astronomiche deducibili da osservazioni di proprietà stellari, in particolare attraverso misure di parallasse trigonometrica, parallasse spettroscopica, misura di variabili cefeidi, supernovae di tipo Ia.
1. sarà in grado di utilizzare correttamente i concetti di base quali luminosità e magnitudine (relativa e assoluta), brillanza superficiale, densità di flusso, temperatura efficace, raggio di luminosità.
2. saprà descrivere le principali proprietà di uno spettro stellare, la radiazione continua, le righe di assorbimento
3. Saprà calcolare velocità relative da misure dell'effetto Doppler nelle righe spettrali, nonchè valutare gli effetti di temperatura e pressione dal profilo delle righe di assorbimento
4. sarà in grado di discutere le proprietà princilali del Sole, la sua struttura, il suo ciclo, la sua attività magnetica, le caratteristiche della forosfera, della cromosfera e della corona.
5. avrà padronanza dei meccanismi di produzione di energia nucleare nelle stelle, e delle evidenze sulle condizioni interne attraverso l'eliosismologia e la fisica del neutrino
6. avrà padronanza delle equazioni di equilibrio stellare, e dei meccanismi di trasporto radiativo e convettivo all'interno della stella
7. sarà in grado di discutere l'evoluzione stellare per stelle di masse diverse, fino alle loro fasi finali
8. saprà discutere le proprietà del gas degenere, la natura delle nane bianche e delle stelle di neutroni, le condizioni per la formazione di un buco nero stellare
9. sarà in grado di calcolare distanze astronomiche deducibili da osservazioni di proprietà stellari, in particolare attraverso misure di parallasse trigonometrica, parallasse spettroscopica, misura di variabili cefeidi, supernovae di tipo Ia.
Periodo: Primo 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
Periodo
Primo semestre
Programma
1) Proprietà fondamentali delle stelle - Radiazione continua dalle stelle. Brillanza. Spettro elettromagnetico. Legge di Planck. Indici di colore. Distanze e magnitudini assolute. Righe spettrali nelle stelle Tipi spettrali. Formazione delle righe spettrali. Diagramma Hertzsprung-Russell. Sequenza principale. Effetto Doppler. Binarie in orbite circolari. Masse e dimensioni stellari. Il Sole come stella tipica. Struttura interna del Sole. Fotosfera, Cromosfera, Corona. Attività solare.
2) Struttura stellare - Sorgenti dell'energia stellare. Astrofisica nucleare: formazione degli elementi in condizioni di equilibrio. Catena protone-protone. Ciclo del Carbonio. Il Sole come stella di sequenza principale.
3) Evoluzione stellare - Evoluzione di stelle di massa solare. Oltre la sequenza principale. Giganti. Variabili Cefeidi. Nebulose planetarie. La fase finale delle stelle massicce. Supernovae e resti di SNe.
4) Telescopi e strumentazione astronomica - Telescopi ottici. Area efficace, risoluzione angolare. Seeing. Telescopi rifrattori e riflettori. Osservatori terrestri. Hubble Space Telescope. Astronomia IR e sub-mm. Osservazioni nelle microonde. Radioastronomia. Esperimenti e osservazioni da terra. Missioni spaziali. Osservazioni UV. Astronomia X. Astronomia Gamma. Telescopi spaziali alle alte energie.
5) La Via Lattea - Ammassi di stelle Tipi di ammassi. Dinamica degli ammassi stellari. Diagramma HR per gli ammassi. Popolazioni stellari. Cenni sul mezzo interstellare.
6) Astronomia extragalattica e Cosmologia - Galassie normali Classificazione delle galassie. Formazione stellare nelle galassie. La struttura a spirale. La materia oscura nelle galassie
7) Sistema Solare e pianeti extrasolari - Il sistema Terra-Luna. Origine e struttura del pianeta Terra. Tettonica a placche. Cenni di fisica dell'atmosfera terrestre. Magnetosfera. Le maree. La Luna: origine e struttura. Sistema Solare: Pianeti terrestri e pianeti giganti. Superficie, atmosfera, struttura interna. Anelli. Satelliti. Corpi minori del sistema solare. Origine del sistema solare. Astrobiologia. Chimica della Terra primordiale. Stabilità delle condizioni terrestri ed evoluzione biologica. Pianeti extrasolari. Possibilità per la vita altrove nel sistema solare, e oltre.
8) Tali argomenti sono estratti sia dal primo sia dal secondo modulo del corso di Astronomia erogato per gli studenti di Fisica.
2) Struttura stellare - Sorgenti dell'energia stellare. Astrofisica nucleare: formazione degli elementi in condizioni di equilibrio. Catena protone-protone. Ciclo del Carbonio. Il Sole come stella di sequenza principale.
3) Evoluzione stellare - Evoluzione di stelle di massa solare. Oltre la sequenza principale. Giganti. Variabili Cefeidi. Nebulose planetarie. La fase finale delle stelle massicce. Supernovae e resti di SNe.
4) Telescopi e strumentazione astronomica - Telescopi ottici. Area efficace, risoluzione angolare. Seeing. Telescopi rifrattori e riflettori. Osservatori terrestri. Hubble Space Telescope. Astronomia IR e sub-mm. Osservazioni nelle microonde. Radioastronomia. Esperimenti e osservazioni da terra. Missioni spaziali. Osservazioni UV. Astronomia X. Astronomia Gamma. Telescopi spaziali alle alte energie.
5) La Via Lattea - Ammassi di stelle Tipi di ammassi. Dinamica degli ammassi stellari. Diagramma HR per gli ammassi. Popolazioni stellari. Cenni sul mezzo interstellare.
6) Astronomia extragalattica e Cosmologia - Galassie normali Classificazione delle galassie. Formazione stellare nelle galassie. La struttura a spirale. La materia oscura nelle galassie
7) Sistema Solare e pianeti extrasolari - Il sistema Terra-Luna. Origine e struttura del pianeta Terra. Tettonica a placche. Cenni di fisica dell'atmosfera terrestre. Magnetosfera. Le maree. La Luna: origine e struttura. Sistema Solare: Pianeti terrestri e pianeti giganti. Superficie, atmosfera, struttura interna. Anelli. Satelliti. Corpi minori del sistema solare. Origine del sistema solare. Astrobiologia. Chimica della Terra primordiale. Stabilità delle condizioni terrestri ed evoluzione biologica. Pianeti extrasolari. Possibilità per la vita altrove nel sistema solare, e oltre.
8) Tali argomenti sono estratti sia dal primo sia dal secondo modulo del corso di Astronomia erogato per gli studenti di Fisica.
Prerequisiti
Padronanza degli elementi di matematica e fisica proposti nella Laurea Triennale di Scienze Naturali. Interesse in contenuti multidisciplinari, capacità di discussione scientifica.
Metodi didattici
Lezioni frontali anche con ausilio di materiale multimediale. Vengono offerte frequenti esemplificazioni, tipicamente tratte dalla letteratura scientifica contemporanea. Gli studenti sono continuamente sollecitati a intervenire attivamente durante le lezioni e a discutere i contenuti. Viene anche proposta di un'esperienza opzionale di osservazioni astronomiche presso l'osservatorio astronomico INAF di Brera-Merate.
Materiale di riferimento
Vengono indicati alcuni testi di riferimento (Marc L. Kutner, "Astronomy: a Physical Perspective", Cambridge Univesity Press, 2003; D. Maoz, "Astrophysics in a nutshell", 2008, Princeton University Press). Vengono utilizzate slides, che di volta in volte vengono rese disponibili agli studenti sul sito del corso, e materiale multimediale. Per alcuni argomenti vengono indicati articoli di review su riviste specialistiche disponibili in rete.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste di un colloquio orale sul programma del corso. A partire da un grafico, da un esempio o da un semplice esercizio verrà richiesto di approfondire i contenuti teorici del corso. La valutazione tiene conto della capacità critica dello studente di discutere i contenuti.
FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA - CFU: 6
Lezioni: 48 ore
Turni:
Docente/i
Ricevimento:
Su appuntamento
Laboratorio di Strumentazione Spaziale, Dipartimento di Fisica (via Celoria 16, Milano)