67100 - PROCESSI DI RADIAZIONE E MHD

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente acquisisce le conoscenze di fisica fondamentale relativa ai meccanismi che originano i fotoni nei vari corpi celesti e che giungono all'osservatore sulla Terra. Inoltre comprende le generalità relative alle condizioni della materia nello spazio interstellare e intergalattico. In particolare, lo studente è in grado di interpretare la distribuzione spettrale della radiazione emessa dalle varie categorie di corpi celesti, e da questa sapere riconoscere i contributi dei vari meccanismi di emissione alle diverse lunghezze d'onda.

Contenuti

Richiami di fluidostatica. Fondamenti di fluido-dinamica: Equazioni di conservazione della massa, di Eulero o Navier-Stokes, di conservazione dell'energia di un fluido. Onde sonore; onde d'urto. - Elementi di Magneto-idrodinamica (MHD): forze magnetiche, campi magnetici congelati nella materia, onde di Alfven, origine dei campi magnetici astrofisici - Trasporto della radiazione in Astrofisica. - Processi di emissione nel continuo. Il corpo nero e la Planckiana. Proprieta'. Stelle come corpi neri. Il colore delle stelle e diagramma H-R. Bremsstrahlung termica e relativistica, Radiazione di Ciclotrone e di Sincrotrone. Spettro di emissione non termica e informazioni deducibili. Energetica di una radiosorgente. Interazioni fotoni-elettroni: radiazione da Effetto Thomson, Compton e Compton Inverso. Effetto Sunyaev-Zeldovich. Propagazione di onde elettromagnetiche nei plasmi; misura di dispersione; rotazione di Faraday della radiazione polarizzata linearmente. Accelerazione di particelle in Astrofisica (meccanismo di Fermi): stocastica e sistematica. - I raggi cosmici: proprieta' generali, composizione, origine. - Il mezzo interstellare. Il ruolo della polvere - Emissione di righe da parte del Mezzo Interstellare: Coefficienti di Einstein, Termodinamica del Mezzo Interstellare: leggi statistiche ed equilibrio termodinamico, Equilibrio Statistico Dettagliato, Coefficienti di eccitazione Collisionale, popolazione dei livelli energetici in condizioni interstellari. Emissione ed assorbimento di righe da Atomi e Molecole (HI, CO, CN). Determinazione della temperatura e della densita' dallo studio delle righe. =
Durante lo svolgimento del programma, verranno proposti alcuni esercizi di astrofisica di base, utili al superamento del test di ammissione alla prova orale ed anche delle prove in itinere.

Testi/Bibliografia

- M.S. Longair: "High energy Astrophysics" - Cambridge University Press (English)

- Rybicki & Lightman "Radiative processes in astrophysics"  - Wiley (English)

- C. Clarke & Carswell "Principles of  Astrophysical Fluid Dynamics", Cambridge University Press (English)

Durante le lezioni verra' indicato quale parte della suindicata bibliografia e', di volta in volta, rilevante per lo studio individuale.

Verranno inoltre indicati altri riferimenti bibliografici alternativi.

Non sono necessari tutti i libri, in quanto i loro contenuti sono largamente sovrapponibili. Per ogni argomento viene indicato in quali capitoli di quali libri si trova la spiegazione in oggetto.

Metodi didattici

Lezioni frontali nelle quali di discutera' come da semplici misure astronomiche e'  possibile derivare informazione sulla fisica fondamentale e sulla termodinamica del gas. Un certo numero di esempi astrofisici verra' discusso per apprezzare il ruolo delle conoscenze dei processi fisici di base illustrati nel corso. Qualche semplice applicazione (esercizio) mostrerà come mettere in pratica le nozioni apprese. Si ricaveranno informazioni sulla fisica di alcuni corpi celesti a partire da dati osservativi.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

E' prevista una prova scritta della durata di 90 minuti durante i quali potranno essere consultati libri o appunti. Tale prova consta di 3 sercizi, di cui uno proposto come questionario. Il superamento della prova (le valutazioni possibili sono: ammesso, ammesso con riserva, non ammesso) consente l'ammissione successivo esame orale che definira' la valutazione finale.  

A partire dall'anno accademico 2022/23, sono state introdotte 3 brevi prove scritte "in itinere", della durata di 45' ognuna (intorno al 20.10, 20.11 e 15.12). Se complessivamente superate, si dovrà' sostenere solo la prova orale.

La prova orale consiste di 3 domande della durata di circa 15' ciascuna, nelle quali il/la candidato/a dovrà' illustrare le parti principali del programma svolto a lezione.

La valutazione finale segue il seguente schema:

Voto 18--20 Conoscenza di base degli elementi principali dell'argomento in discussione durante l'esame, con guida necessaria per connettere correttamente la varie parti.

Voto 21--23 Conoscenza di base degli elementi principali dell'argomento in discussione durante l'esame, con un po' di guida necessaria per connettere correttamente la varie parti, conoscenza di qualche dettaglio principale.

Voto 24--26 Conoscenza autonoma degli elementi principali deglil argomenti in discussione durante l'esame. Un po' di aiuto e' necessario per completare la discussione con i principali dettagli.

Voto 27--28 Buona conoscenza degli argomenti, con qualche dettaglio mancante o sconosciuto

Voto 29--30+ Ottima/eccellente conoscenza degli argomenti, con chiare idee sull'importanza relativa tra elementi di base e dettagli. Conoscenza della fisica in atto e degli aspetti ancora in discussione.

Il voto proposto al termine dell'esame puo' essere rifiutato al massimo due volte. L'ultimo voto in ordine ti tempo sara' quello da registrare.

 

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore ( da PC portatile - copia pdf del materiale proiettato e' disponibile per gli studenti sul sito web del corso), con utilizzo anche della lavagna a supporto. Esercizi simili a quelli proposti nei test verranno svolti alla lavagna.

Link ad altre eventuali informazioni

http://www.ira.inaf.it/~ddallaca/P-RAD.html

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Daniele Dallacasa