- Docente: Filippo Fraternali
- Crediti formativi: 6
- SSD: FIS/05
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea Magistrale in Astrofisica e cosmologia (cod. 8018)
Conoscenze e abilità da conseguire
Al termine del corso, lo studente possiede una buona conoscenza della teoria della dinamica dei fluidi ideali e viscosi e delle sue applicazioni al mezzo interstellare nelle galassie. In particolare, è in grado di descrivere, nelle loro linee basi, i processi di formazione stellare ed il feedback stellare nel mezzo circostante. Lo studente è, inoltre, a conoscenza delle principali tecniche osservative (righe di emissione ottiche e radio) che permettono lo studio della cinematica del gas nelle galassie.
Contenuti
Questo corso tratta la dinamica del gas, nelle diverse fasi, in
sistemi galattici ed in particolare in galassie a
spirale.
Argomenti:
1. Il mezzo interstellare: composizione e distribuzione, fasi ed
equilibri, cooling e heating, distribuzione maxwelliana.
2. Dinamica dei fluidi ideali: equazioni di continuità e di Eulero,
pressione, equazione di stato, equazione dell'energia, entropia,
equazione del calore, velocità del suono; strato di gas in
equilibrio idrostatico; onde d'urto: urti adiabatici, salto
d'entropia, urti radiativi; convezione; instabilità
idrodinamiche: Rayleigh-Taylor,
Kelvin-Helmholtz, gravitazionale, rotazionale e termica.
3. Fluidi non ideali e MHD: viscosità, tensore degli sforzi,
equazione di Navier-Stokes, vorticita' in fluidi viscosi e non,
equazione generale del calore, turbolenza, numero di Reynolds,
flusso di Poiseuille, legge di Kolmogorov, turbolenza compressibile
e sorgenti di turbolenza nel ISM; magnetoidrodinamica, plasma,
equazione di Eulero con campo magnetico, congelamento del campo
magnetico.
4. Formazione stellare: proprietà delle nubi molecolari,
teoria di Jeans, sfera isoterma, equazione di Lane-Emden, massa di
Bonnor-Ebert, stabilizzazione delle nubi da parte di: rotazione,
campo magnetico e turbolenza, collasso delle nubi; teorema del
viriale con il campo magnetico; collasso delle nubi: tempo di
free-fall, collasso auto-similare, diffusione ambipolare.
5. Feedback da stelle massicce: evoluzione di un resto di
supernova, soluzione di Sedov-Taylor, fasi tarde, budget
energetico; evoluzione di una bolla da vento stellare, struttura
interna della bolla, struttura ed evoluzione delle superbubbles nei
dischi galattici, blowout; fontane e venti galattici.
Testi/Bibliografia
Principles of Astrophysical Fluid Dynamics, C.
J. Clarke & R. F. Carswell, Cambridge University Press
The Physics of Astrophysics II: Gas dynamics, F. H. Shu, University Science Books
The Formation of Stars, S. W. Stahler & F. Palla, Wiley-VCH
Physical Processes in the Interstellar Medium, L. Spitzer, Wiley-VCH
Metodi didattici
Lezioni frontali.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
Esame orale, nel corso del quale viene messa a verifica la capacita' del/la candidato/a di esporre gli argomenti trattati nel corso, la comprensione degli stessi e le possibili connessioni tra essi. Uno studio critico e' decisamente da preferire ad uno mnemonico.
Strumenti a supporto della didattica
Lavagna e presentazioni powerpoint.
Link ad altre eventuali informazioni
http://www.filippofraternali.com/filippofraternali/Teaching/Teaching.html
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Filippo Fraternali