Fisica cosmica 1
A.A. 2023/2024
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire agli studenti competenze teoriche nei campi relativi alla interazione radiazione-materia e alla fluidodinamica, con particolare applicazione all'Astrofisica. Verranno studiati diversi meccanismi di radiazione di interesse astrofisico, come la radiazione di dipolo, lo scattering Thomson e Compton, la bremsstrahlung, e i fondamenti del calcolo del trasporto radiativo. Inoltre, si studieranno i principi fondamentali delle equazioni fluide, discutendo diverse configurazioni di equilibrio relative all'astrofisica (come le sfere politropiche), fino ad una discussione dei fenomeni ondulatori e di instabilità, in particolare gravitazionale.
Risultati apprendimento attesi
Alla fine dell'insegnamento lo studente saprà:
1. Riconoscere lo spettro e le caratteristiche di emissione dei più importanti processi radiativi in astrofisica.
2. Risolvere l'equazione del trasporto radiativo in semplici geometrie.
3. Applicare quando necessario le appropriate approssimazioni, come quella della diffusione radiativa.
4. Riconoscere e descrivere configurazioni di equilibrio idrostatico in contesti astrofisici.
5. Ricavare la relazone di dispersione per la propagazione di onde sonore e di onde dispersive.
6. Risolvere le equazioni che descrivono le onde d'urto.
7. Riconoscere i processi fluidi in atto nella dinamica di oggetti astronomici, come le stelle, il mezzo interstellare e il gas attorno ad oggetti compatti.
1. Riconoscere lo spettro e le caratteristiche di emissione dei più importanti processi radiativi in astrofisica.
2. Risolvere l'equazione del trasporto radiativo in semplici geometrie.
3. Applicare quando necessario le appropriate approssimazioni, come quella della diffusione radiativa.
4. Riconoscere e descrivere configurazioni di equilibrio idrostatico in contesti astrofisici.
5. Ricavare la relazone di dispersione per la propagazione di onde sonore e di onde dispersive.
6. Risolvere le equazioni che descrivono le onde d'urto.
7. Riconoscere i processi fluidi in atto nella dinamica di oggetti astronomici, come le stelle, il mezzo interstellare e il gas attorno ad oggetti compatti.
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
Responsabile
Periodo
Primo semestre
In caso di emergenza, le lezioni verranno erogate in modalita' sincrona tramite zoom, anche usando una lavagna virtuale. Le lezioni saranno registrate e rese disponibili sul sito Ariel del corso
Programma
Programma
-) Introduzione alla fluidodinamica: approccio Euleriano/Lagrangiano.
-) Il teorema del trasporto di Reynolds
-) Equazioni di continuita' ed Eulero. Equazione dell'energia. Fluidi barotropici
-) Esempi di equilibrio idrostatico. Sfere politropiche
-) Applicazioni delle sfere politropiche. Sfere di Bonnor-Ebert
-) Perturbazioni in un fluido. Onde sonore
-) Onde d'urto. Relazioni di Rankine-Hugoniot
-) Instabilità in un fluido: instabilita' termica, convettiva, gravitazionale. Instabilita' di Rayleigh-Taylor e di Kelvin-Helmoltz
-) Fluidi viscosi - Equazioni di Navier-Stokes
-) Vorticità e turbolenza. Teoria della turbolenza di Kolmogorov
-) Accrescimento sferico
-) Teoria dei dischi di accrescimento: equazioni fondamentali, soluzioni stazionarie e dipendenti dal tempo.
-) La viscosita' anomala nei dischi di accrescimento.
-) Instabilita' gravitazionali nei dischi di accrescimento.
-) Dischi di accrescimento attorno a oggetti compatti e attorno a stelle giovani: SED, profili di riga.
-) Outburst e variabilità
-) Dischi di accrescimento warped
-) Introduzione alla fluidodinamica: approccio Euleriano/Lagrangiano.
-) Il teorema del trasporto di Reynolds
-) Equazioni di continuita' ed Eulero. Equazione dell'energia. Fluidi barotropici
-) Esempi di equilibrio idrostatico. Sfere politropiche
-) Applicazioni delle sfere politropiche. Sfere di Bonnor-Ebert
-) Perturbazioni in un fluido. Onde sonore
-) Onde d'urto. Relazioni di Rankine-Hugoniot
-) Instabilità in un fluido: instabilita' termica, convettiva, gravitazionale. Instabilita' di Rayleigh-Taylor e di Kelvin-Helmoltz
-) Fluidi viscosi - Equazioni di Navier-Stokes
-) Vorticità e turbolenza. Teoria della turbolenza di Kolmogorov
-) Accrescimento sferico
-) Teoria dei dischi di accrescimento: equazioni fondamentali, soluzioni stazionarie e dipendenti dal tempo.
-) La viscosita' anomala nei dischi di accrescimento.
-) Instabilita' gravitazionali nei dischi di accrescimento.
-) Dischi di accrescimento attorno a oggetti compatti e attorno a stelle giovani: SED, profili di riga.
-) Outburst e variabilità
-) Dischi di accrescimento warped
Prerequisiti
1. Conoscenze di base di meccanica (es. il problema a due corpi, le leggi di Keplero)
2. Strumenti di analisi matematica, in particolare soluzione di equazioni differenziali ad una e più variabili, e delle trasformate di Fourier.
2. Strumenti di analisi matematica, in particolare soluzione di equazioni differenziali ad una e più variabili, e delle trasformate di Fourier.
Metodi didattici
Lezioni frontali.
Materiale di riferimento
2) Clarke-Carswell, "Astrophysical Fluid Dynamics", Cambridge University Press.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
l'esame consisterà in una discussione relativa ad entrambi gli argomenti affrontati nel corso.
Siti didattici
Docente/i