Fisica cosmica 1

A.A. 2015/2016
Insegnamento per
6
Crediti massimi
48
Ore totali
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Lo scopo del corso è di approfondire la conoscenza di diversi processi fisici di rilevanza astrofisica (processi radiativi, astrofisica dei fluidi) e di applicare tali conoscenze al contesto specifico della formazione stellare e planetaria. Alla fine del Corso, gli studenti dovrebbero essere in grado di: (i) analizzare e risolvere problemi riguardanti l'interazione tra la materia e la radiazione elettromagnetica, (ii) analizzare e risolvere problemi di dinamica dei fluidi, in particolare di fluidi autogravitanti, (iii) riconoscere le caratteristiche fisiche delle principali classi di oggetti proto-stellari e delle nubi molecolari (iv) identificare e caratterizzare i processi fisici alla base dell'evoluzione delle nubi molecolari e dei dischi protostellari.

Struttura insegnamento e programma

Edizione attiva
Responsabile
Lezioni: 48 ore
Docente: Lodato Giuseppe
Programma
-) Processi fisici di base
-) Interazione radiazione materia:
· Il campo elettromagnetico. Radiazione da cariche in moto: formula di Larmor, approssimazione di dipolo.
· Scattering Thomson, scattering Rayleigh.
· Radiazione di bremsstrahlung: spettro da carica singola, spettro da una popolazione termica di elettroni.
· Radiazione di ciclotrone e di sincrotrone. Effetto Compton e scattering Compton inverso.
· Coefficienti di emissione e assorbimento. Equazione del trasporto radiativo. La profondità ottica.
· Radiazione di corpo nero. Teorema di Kirchhoff. I coefficienti di Einstein.
-) Astrofisica dei fluidi:
· Le equazioni fluide. Approccio Euleriano e Lagrangiano.
· Equazione di continuità, equazione di Eulero, equazione di stato. Equazione di Poisson. Equazione dell'energia.
· Equilibrio idrostatico: atmosfera isoterma, strato isotermo autogravitante, sfere politropiche, sfere di Bonnor-Ebert.
· Onde e instabilità nei fluidi: onde sonore, onde d'urto. Instabilità termica, instabilità gravitazionale. Cenni sulle instabilità di Rayleigh-Taylor e di Kelvin-Helmholtz.
· Fluidi viscosi: equazione di Navier-Stokes.
· Turbolenza: cenni sulla teoria di Kolmogorov.
· Teoria dei dischi di accrescimento.

-) Formazione stellare
· Introduzione alla formazione stellare: nubi molecolari e molecular cloud cores. Leggi di scala per le nubi molecolari. Il limite dell'opacità per la frammentazione. Formazione ed evoluzione delle nubi molecolari.
· Classificazione degli oggetti protostellari: sorgenti di Classe I, II e III.
· Dischi di accrescimento protostellari: dischi attorno a stelle T Tauri, dischi in oggetti FU Orionis.
· Formazione stellare per stelle di alta massa e per nane brune.


-) Formazione planetaria
· Introduzione: osservazioni di pianeti extra-solari. Proprietà statistiche dei pianeti extra-solari.
· Modelli di formazione dei pianeti extra-solari: il modello di 'core accretion', il modello dell'instabilità gravitazionale.
· (Processi di migrazione nella formazione planetaria: migrazione della componente solida del disco protostellare, migrazione planetaria di Tipo I e di Tipo II)
Prerequisiti e modalità di esame
L'esame consiste in una discussione orale che verte sugli argomenti trattati nel corso.
Metodi didattici
Modalità di frequenza:
Fortemente consigliata;
Modalità di erogazione:
Tradizionale.
Materiale didattico e bibliografia
Rybicki and Lightman, "Radiative Processes in Astrophysics", Wiley
Clarke and Carswell, "Principles of Asytrophysical Fluid Dynamics", Cambridge University Press
Hartmann, "Accretion Processes in Star Formation", Cambridge University Press
Armitage, "Astrophysics of Planet Formation", Cambridge University Press
Periodo
Secondo semestre
Docente/i
Ricevimento:
Lunedì 14.30-15.30 (previo appuntamento)
Via Celoria 16