27202 - PROCESSI CHIMICO-FISICI DEL MEZZO INTERSTELLARE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente è in grado di discutere gli effetti dei prevalenti processi chimico-fisici che si instaurano nei differenti ambienti astrofisici: assorbimento ed emissione spettrale di atomi e molecole, eccitazioni collisionali e radiative, emissione di fluorescenza di risonanza, formazione dei profili di banda (effetti di temperatura e pressione), generazione maser per pompaggio collisionale e ottico (OH), formazione e distruzione di molecole in fase gas, formazione di grani e sintesi chimica sulla loro superficie.

Contenuti

 

1)      Atomi polielettronici: struttura fina dei livelli elettronici degli atomi e ioni dell'ISM (He, He+, Na, Mg, C, OIII, NII, Si). 

2)      Molecole: struttura vibro-rotazionale dei livelli elettronici. Effetto dello spin e della statistica nucleare. Struttura fina ed iperfina.. La simmetria molecolare e la classificazione dei livelli. Il frazionamento H/D.

3)      Interazione radiazione-materia: dalla regola aurea di Fermi alle regole di selezione per transizioni rotazionali, vibrazionali ed elettroniche. I meccanismi di dipolo elettrico, dipolo magnetico e quadrupolo elettrico. Competizione fra i processi radiativi e collisionali.

4)      Forma delle righe spettrali: allargamento Doppler e collisionale, allargamento dovuto alla microturbolenza.   

5)      Aspetti fondamentali di cinetica chimica: teoria collisionale, teoria dello stato di transizione e applicazioni di meccanica statistica.

6)       Processi di formazione delle molecole nell'ISM. Reazioni in fase gas: reazioni neutro-neutro,  ione-molecola, associazione radiativa  Processi di distruzione molecolare: fotodissociazione.

7)      Processi di formazione sulle superfici: I grani di polvere. La struttura dei grani, processi di adsorbimento sui grani (aspetti termodinamico-statistici); la mobilità sulla superficie: aspetti quanto-meccanici (tunnelling) e termodinamico-statistici(diffusione), il desorbimento dai grani e i processi di ridistribuzione dell'energia.

8)      Molecole sonda dell'ISM e loro osservazione spettroscopica: H2,C2, CO, OH (maser),CH3, NH3, H2CO (formaldeide), i cianopoliini (HC2n+1N), i PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons). Diagnostica della temperatura e della densità.

Testi/Bibliografia

 Testo di accompagnamento alle lezioni

 Books:      The Physics and Chemistry of the Interstellar Medium, A.G.G.M. Tielens, 2005, Cambridge University Press.

                  Interpreting astronomical spectra, D. Emerson,  John Wiley and Son, 1997. 

            

Metodi didattici

Il metodo didattico consiste nello stretto rispetto di una ordinata correlazione temporale fra l'illustrazione di un concetto (o di una sua applicazione) e la proiezione delle equazioni (o di plots e figure) rilevanti ai fini della sua discussione  in modo tale che l'attenzione dello studente si possa concentrare di volta in volta su quel singolo aspetto dell'argomento trattato.

Quando appropriato gli studenti vengono stimolati ad esprimere il loro punto di vista sui possibili esiti di un trattamento.  

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna e videoproiettore

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Maria Grazia Giorgini