Astronomia 2

A.A. 2020/2021
6
Crediti massimi
42
Ore totali
SSD
FIS/05
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Costruendo sulla base del corso di Astronomia I, l'insegnamento si propone di fornire agli studenti un quadro della fisica galattica ed extragalattica, e delle tecniche di osservazione astrofisica da terra e dallo spazio nelle diverse bande dello spettro elettromagnetico. Si discutono le proprietà fisiche del mezzo interstellare, la dinamica degli ammassi stellari e della nostra Galassia, le proprietà delle galassie esterne, delle galassie attive e degli ammassi di galassie, fino a un'introduzione alla cosmologia. Infine il percorso ritorna sulla scala del nostro Sistema Solare e si conclude alle frontiere dell'astrobiologia sulla base dei recenti studi sui pianeti extrasolari.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente al termine del corso avrà acquisito le seguenti abilità:
1. saprà discutere le principali caratteristiche della strumentazione utilizzata per misure astrofisiche nell'intero arco dello spettro elettromagnetico, dal radio al gamma.
2. avrà famigliarità con i diversi tipi di ammassi stellari, la loro dinamica, le informazioni deducibili attraverso il diagramma HR
3. sarà in grado di utilizzare la nozioni di estinzione del mezzo interstellare nella misura di distanze, nonché di discutere le proprietà fisiche del gas e della polvere interstellare
4. sarà in grado di discutere la struttura della nostra galassia, la sua rotazione differenziale, nonché l'evidenza del buco nero supermassivo centrale e di materia oscura nell'alone galattico
5. saprà classificare le galassie, dicutere la formazione stellare e la presenza di materia oscura dalle curve di rotazione, noncheè le proprietà delle galassie attive
6. sarà in grado di discutere la fisica degli ammassi di galassie, l'evidenza di gas intracluster da osservazoini X
7. avrà acquisito una iniziale visione della cosmologia, con le nozioni di base di espansione dell'uinverso, distribuzione di materia su larga scala, osservazioni del fondo cosmico di microonde
8. sarà in grado di discutere le proprietà principali del nostro sistema solare, a cominciare dalle proprietà del sistema Terra-Luna, dei pianeti rocciosi, dei pianeti giganti, fino agli oggetti trans-uranici
9. avrà consapevolezza delle attuali fontiere dello studio di pianeti extrasolari, in base ai dati disponibili di massa, densità, eccentricità, distanza dalla stella, e delle implicazioni circa la possibilità di condizioni fisiche favorevoli a ospitare forme di vita
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Periodo
Secondo semestre
L'insegnamento potrà essere erogato interamente da remoto se vi fossero limitazioni alla mobilità legate all'emergenza sanitaria. In tal caso le spiegazioni verranno offerte in aule virtuali (piattaforma zoom) in collegamento sincrono, con la possibilità di interazione in tempo reale tra gli studenti e il docente.
Programma
PARTE III - Telescopi e strumentazione astronomica
- Telescopi ottici. Area efficace, risoluzione angolare. Seeing. Telescopi rifrattori e riflettori. Spettroscopia. Osservatori terrestri. Hubble Space Telescope. Data handling
- "Al di sotto del visibile". 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.
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PARTE IV - La Via Lattea
- Ammassi di stelle. Tipi di ammassi. Dinamica degli ammassi stellari. Diagramma HR per gli ammassi. Popolazioni stellari.
- Il mezzo interstellare. Estinzione interstellare. Polarizzazione. Diffusione e assorbimento. La polvere interstellare. Fisica dei grani. Gas interstellare. Molecole interstellari. Chimica del mezzo interstellare.
- Formazione stellare. Processo gravitazionale. Problemi aperti. Nubi molecolari e formazione stellare. Protostelle. Regioni HII.
- La nostra galassia. Rotazione differenziale galattica. Distribuzione della massa. Curva di rotazione della Via Lattea. Distribuzione del gas galattico. Osservazioni ottiche e radio. Il centro galattico. Il buco nero supermassivo centrale.

PARTE V - Astronomia extragalattica e cosmologia
- Galassie normali. Classificazione delle galassie. La struttura a spirale. La materia oscura nelle galassie. Misura di distanze extragalattiche. Interazione tra galassie.
- Strutture a grande scala e ammassi di galassie. Distribuzione delle galassie. Redshift surveys. Dinamica degli ammassi. Superammassi e vuoti. Proprietà del mezzo intracluster. Emissione X ed effetto SZ. Mergers di ammassi di galassie. Materia oscura negli ammassi.
- Galassie attive. Radio galassie. Galassie di Seyfert. Quasars. Buchi neri e nuclei attivi. Teoria unificata delle galassie attive. Buchi neri supermassivi e accrescimento. Luminosità di Eddington.
- Cosmologia. Paradosso di Olbers e espansione. Legge di Hubble. Cosmologia in contesto newtoniano. Cosmologia e Relatività generale. Redshift cosmologico. Equazione di Friedmann. Parametri cosmologici. Tipi di orizzonte. Stime attuali dei parametri cosmologici.
- Universo primordiale. Il Fondo Cosmico di Microonde. Origine e proprietà del fondo cosmico. Osservazioni del fondo cosmico. Nucleosintesi cosmologica. Reionizzazione. Formazione delle strutture. Struttura su grande scala come prova cosmologica (BAO, funzione di massa). Prove dell'esistenza dell'energia oscura.

PARTE VI - Il Sistema Solare e pianeti extrasolari
- Introduzione. Il moto dei pianeti e della Luna. Struttura del Sistema Solare.
- Il sistema Terra-Luna. Origine della Terra. Datazioni. Tettonica a placche. Temperatura. Cenni di fisica dell'atmosfera terrestre. La magnetosfera. Le maree. La Luna: origine e struttura. Problemi aperti.
- I pianeti interni. Mercurio. Venere. Marte. Metodi di investigazione da terra. Esplorazione. Struttura e superficie dei pianeti terrestri. Atmosfere. Satelliti
- I pianeti esterni. Caratteristiche fisiche. Struttura interna e atmosfera. Anelli: dinamica e proprietà. Satelliti. Metodi di investigazione da terra. Esplorazione
- Corpi minori del sistema solare. Plutone. Comete. Meteoriti. Asteroidi
- Astrobiologia. Origine del sistema solare. Chimica della Terra primordiale. Origine della vita sulla Terra. Stabilità delle condizioni terrestri ed evoluzione biologica. Possibilità per la vita altrove nel sistema solare. Pianeti extrasolari. Prospettive osservative.
Prerequisiti
Si assume che lo studente abbia fatto proprie le conoscenze di base della laurea triennale in Fisica e i contenuti cel corso Astronomia I.
Metodi didattici
Si espongono gli argomenti invitando gli studenti a intervenire e domandare, per favorire una comprensione critica e personale. Si utilizza anche materiale multimediale che viene reso disponibile agli studenti dopo ogni lezione.
Materiale di riferimento
-- Marc L. Kutner, "Astronomy: a Physical Perspective", Cambridge Univesity Press, 2003
-- D. Maoz, "Astrophysics in a nutshell", 2008, Princeton University Press
Inotre gli articoli, materiale, slides etc. usate al corso saranno di volta in volta resi disponibili agli studenti.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Un colloquio approfondito sugli argomenti del corso, teso anche ad evidenziare la comprensione crtitica dei contenuti.
FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA - CFU: 6
Lezioni: 42 ore
Docente/i
Ricevimento:
Su appuntamento
Laboratorio di Strumentazione Spaziale, Dipartimento di Fisica (via Celoria 16, Milano)