27218 - ASTROFISICA EXTRAGALATTICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede un inquadramento generale delle proprietà morfologiche, strutturali e dinamiche (gas, stelle e materia oscura) dei sistemi stellari dalla scala galattica fino agli ammassi di galassie. Acquisisce le conoscenze fisiche ed astrofisiche necessarie per la comprensione della loro formazione ed evoluzione. Lo studente è inoltre in grado di leggere, comprendere e discutere nelle linee essenziali lavori di ricerca sulla formazione, struttura ed evoluzione di galassie ed ammassi di galassie, sia dal punto di vista osservatico che teorico.

Contenuti

PARTE OSSERVATIVA-MORFOLOGICA: Proprieta' generali dei sistemi stellari dalla scala galattica agli ammassi di galassie: profili di luminosita', colori e popolazioni stellari; cinematica: dispersioni di velocita', velocita' di rotazione ed ellitticita'; le relazioni Mbh-sigma, Lx-Lb, Faber-Jackson, Kormendy, Piano Fondamentale, Tully-Fisher, materia oscura. Introduzione alla Cosmologia Osservativa.

PARTE TEORIA 1: Cenni di Dinamica Stellare: effetto fionda, collisionalita' e tempi di rilassamento in approssimazione impulsiva. Frizione dinamica. Teorema del viriale. Concetto di funzione di distribuzione, momenti e loro interpretazione. Evaporazione gravitazionale - Catastrofe gravotermica ed oscillazioni gravotermiche. Evoluzione dinamica di ammassi aperti e globulari [questa parte puo' essere considerata propedeutica al corso di Dinamica dei Sistemi Stellari].

PARTE TEORIA 2: Introduzione alla Fluidodinamica in Astrofisica (derivata materiale, teoremi del trasporto, equazioni di continuita', impulso ed energia, viscosita' e termodinamica, teoremi di Kelvin, Bernoulli, Poincare', equilibri barotropici e baroclini, fluidi in rotazione, relazioni di dispersione, velocita' del suono, onde d'urto). Fenomeni di accrescimento, accrescimento di Bondi, luminosita' di Eddington, instabilita' di Jeans. La formazione delle galassie: formazione monolitica, merging dissipativo e non dissipativo. Relazione tra attivita' di QSO e formazione delle galassie. Cooling flows.

PARTE TEORIA 3: Introduzione al metodo cosmologico. Cosmologia Newtoniana e relativistica. Modelli dinamici di evoluzione dell’Universo: universi aperti, piatti, chiusi. Introduzione al modello LCDM.

Testi/Bibliografia

Il testo di riferimento del corso e'

"Introduction to Stellar Dynamics" (L. Ciotti, Cambridge University press): i capitoli di interesse saranno indicati a lezione.

Testi complementari molto utili sono:

"Dynamics of galaxies" (G. Bertin, Cambridge University Press)

"Galactic Dynamics" (J. Binney, S. Tremaine Princeton University Press)

"Galactic Astronomy" (J. Binney, M. Merrifield Princeton University Press)

"Supermassive Black Holes" (A. King, Cambridge University Press)

"Lecture Notes on Stellar Dynamics' (L. Ciotti - Scuola Normale Superiore Pisa, Springer-Verlag)

"Introduction to Cosmology" (B. Ryden, Addison Wesley)

Metodi didattici

Lezioni sugli argomenti del corso, seguite da discussione dei piu' importanti articoli di ricerca pubblicati su riviste internazionali.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale, alla lavagna, in aula. L'esame ha una durata massima di 45 minuti, ed e' organizzato in 3 parti (ciascuna di 15 minuti massimo). Non sono ammessi argomenti a piacere.

Prima parte: si chiede di esporre i concetti generali di un argomento del programma (lo scopo e' verificare la capacita' espositiva e di approfondimento, e l'inquadramento dell'argomento trattato nel contesto astrofisico).
Seconda parte: si chiede di risolvere e discutere di un semplice problema (lo scopo e' verificare le abilita' formali/numeriche e la capacita' di effettuare stime di ordine di grandezza di fenomeni fisici).
Terza e ultima parte: domanda su un argomento del corso scollegato dalla prima e seconda domanda, per il quale si chiede una semplice risposta (ad esempio, una data formula, un dato risultato) senza una discussione approfondita (lo scopo e' verificare la preparazione globale).

Ciascuna delle tre domande riceve subito una valutazione numerica da 0 a 10:

1) risposta gravemente incompleta/errata: minore di 6
2) la conoscenza mostrata, anche se incompleta, rivela una preparazione che permette di utilizzare il risultato in altri corsi o che in ogni caso non impedisce i necessari approfondimenti: tra 6 e 8
3) risposta completa ed esauriente che mostra piena padronanza dell'argomento e riflessione autonoma su quanto discusso: tra 8 e 10.

Il voto finale dell'esame e' dato dalla somma dei tre voti. Si ricorda che

• L'ordine espositivo, chiarezza di linguaggio, capacita' di formalizzare gli aspetti matematici in maniera tecnicamente accettabile rientrano a tutti gli effetti nella determinazione del voto di ciascuna domanda.
  
• A seguito della delibera del CdS del 20/06/25, il voto dell'esame superato con esito positivo non puo' essere rifiutato piu' di due volte; in caso di ripetizione dell'esame, il voto finale e' quello dell'ultimo esame sostenuto.
• Casi DSA o disabilità temporanee o permanenti: contattare l’ufficio https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna in aula. Supporto per didattica online. Appunti.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Luca Ciotti