Astronomia INTRODUZIONE

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1 Astronomia INTRODUZIONE

2 Contenuti: Corso di Astronomia Prof. Marco Bersanelli Fondamenti Struttura stellare Evoluzione stellare Strumentazione per astrofisica Astrofisica galattica Astrofisica extragalattica e cosmologia Sistema solare, astrobiologia Approfondimento sia concettuale che sperimentale-osservativo Prevalentemente dedicato all astronomia ottica Cenni di astronomia in tutto lo spettro elettromagnetico Modulo 1 (6 CFU), 1 semestre Modulo 2 (6 CFU), 2 semestre Introduzione a tecnologie utilizzate per osservazioni astronomiche da terra e dallo spazio alle diverse lunghezze d onda Esperienza osservativa al telescopio (in collaborazione con Osservatorio Astronomico di Brera/Merate, INAF) Esercitazioni: Dr. Maurizio Tomasi Approfondimenti e discussioni (preparazione agli esami orali)

3 Il corso di Astronomia Obiettivi: Presentare un quadro il più possibile completo dell Astronomia attuale Evidenziare i problemi aperti Corso-base dell indirizzo in Astrofisica della Laurea Magistrale: facilitare la comprensione degli altri corsi specialistici sviluppare il senso critico Interessanti interconnessioni con altri indirizzi di fisica (nucleare, fisica della materia, particelle elementari, fisica applicata, ) e altri Corsi di Laurea (Scienze Naturali, Geologia, Biologia, Chimica, Ingegneria spaziale )

4 Requisiti: Laurea Triennale in Fisica Allenamento a usare i concetti della fisica di base anche al di fuori del contesto in cui sono stati imparati Ripresa e approfondimento di nozioni presentate nel Corso Introduzione all'astrofisica ma non indispensabile Esame: Il corso di Astronomia Enfasi sul senso fisico, non sul formalismo Frequenza del corso caldamente consigliata Colloquio orale, a partire da un esempio o da un esercizio Un appello al mese Se richiesto, è possibile fare 2 esami separati per i 2 moduli

5 Il corso di Astronomia Calendario esami Astronomia: Venerdi 23 Ottobre 2015, h 14:30 Venerdi 27 Novembre 2015, h 14:30 Venerdi 18 Dicembre 2015, h 14:30 Venerdi 15 Gennaaio 2016, h 14:30 Venerdi 19 Febbraio 2016, h 14:30 Giovedi 31 Marzo 2016, h 14:30 Venerdi 22 Aprile 2016, h 14:30 Venerdi 27 Maggio 2016, h 14:30 Venerdi 24 Giugno 2016, h 14:30 Venerdi 22 Luglio 2016, h 14:30

6 PARTE I 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. Stelle binarie e masse stellari Effetto Doppler in orbite circolari. Orbite ellittiche. Masse e dimensioni stellari. Il Sole come stella tipica Modulo 1 Struttura fondamentale. Elementi di teoria del trasporto radiativo. Fotosfera, Cromosfera, Corona. Attività solare.

7 PARTE II Energia e struttura stellare Modulo 1 Energia nelle stelle Sorgenti dell energia stellare. Astrofisica nucleare: formazione degli elementi. Catena protone-protone. Ciclo del Carbonio. Elementi pesanti. Struttura stellare e modelli Equilibrio idrostatico. Equazioni dell equilibrio stellare. Trasporto radiativo e convettivo di energia. Abbondanze cosmiche. Modelli stellari. Modello solare. Eliosismologia. Neutrini solari.

8 PARTE III Evoluzione stellare Modulo 1 Evoluzione di stelle di massa solare Oltre la sequenza principale. Giganti. Variabili Cefeidi. Nebulose planetarie. Gas degenere. Nane bianche. La fase finale delle stelle massicce Supernovae e resti di SNe. Stelle di neutroni. Pulsars. Raggio di Schwarzschild, buchi neri. Evoluzione di binarie compatte Sistemi compatti con una nana bianca. Sistemi compatti con stelle di neutroni, con un buco nero. Esempi di sistemi compatti. La scala delle distanze: Dalla parallasse trigonometrica alle SNe Ia

9 PARTE IV Telescopi e strumentazione astronomica Telescopi ottici Area efficace, risoluzione angolare. Seeing. Telescopi rifrattori e riflettori. Spettroscopia. Osservatori terrestri. Hubble Space Telescope. Al di sotto del visibile Modulo 2 Astronomia IR e sub-mm. Osservazioni nelle microonde. Radioastronomia. Esperimenti e osservazioni da terra. Missioni spaziali. Al di sopra del visibile Osservazioni UV. Astronomia X. Astronomia Gamma. Telescopi spaziali alle alte energie.

10 PARTE V La Via Lattea Ammassi stellari Tipi di ammassi. Dinamica degli ammassi stellari. Diagramma HR per gli ammassi. Popolazioni stellari. Il mezzo interstellare Estinzione interstellare. Polarizzazione. Diffusione e assorbimento. Polvere interstellare. Fisica dei grani. Gas interstellare. Molecole interstellari. Chimica del mezzo interstellare. La nostra galassia Modulo 2 Rotazione differenziale galattica. Distribuzione della massa. Curva di rotazione della Via Lattea. Distribuzione del gas galattico. Il centro galattico. Il buco nero supermassivo centrale.

11 PARTE VI Astronomia extragalattica e Cosmologia Galassie normali Classificazione. Formazione stellare nelle galassie. La struttura a spirale. La materia oscura nelle galassie Ammassi di galassie, struttura su larga scala Distribuzione delle galassie. Dinamica degli ammassi. Legge di Hubble ed espansione dell universo. Superammassi e vuoti. Sky Surveys. Galassie attive Modulo 2 Scoperta e osservazioni. Radio galassie. Quasars. Buchi neri e nuclei attivi. Cosmologia Espansione. Redshift cosmologico. Accelerazione. Modelli di Friedmann. Parametri cosmologici. Il Fondo Cosmico di Microonde. Problemi aperti

12 PARTE VII Il Sistema Solare Il sistema Terra-Luna Origine della Terra. Tettonica a placche. Cenni di fisica dell atmosfera terrestre. Magnetosfera. Le maree. La Luna: origine e struttura. Problemi aperti. Sistema Solare Pianeti terrestri e pianeti giganti. Superficie, atmosfera, struttura interna. Anelli. Satelliti. Corpi minori del sistema solare. Astrobiologia Origine del sistema solare. Chimica della Terra primordiale. Stabilità delle condizioni terrestri ed evoluzione biologica. Possibilità per la vita altrove nel sistema solare. Pianeti extrasolari. Prospettive.

13 Bibliografia Testi principali di riferimento: Marc L. Kutner, Astronomy: a Physical Perspective, Cambridge Univesity Press, 2003 D. Maoz, Astrophysics in a nutshell, 2008, Princeton University Press Altri testi: B. W. Carroll & D. A. Ostlie, An introduction to Modern Astrophysics, Addison Wesley 1996, F. H. Shu The Physical Universe. An Introduction to Astronomy University Science Book Articoli da riviste (reperibili in rete) saranno via via suggeriti durante lo sviluppo del corso Il materiale didattico utilizzato durante le lezioni (slides, grafici, immagini) sarà disponibile on-line: cosmo.fisica.unimi.it/astronomia [email protected] [email protected]