96394 - MAGNETIC FIELDS IN ASTROPHYSICS

Anno Accademico 2025/2026

  • Docente: Annalisa Bonafede
  • Crediti formativi: 6
  • SSD: FIS/05
  • Lingua di insegnamento: Inglese
  • Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
  • Campus: Bologna
  • Corso: Laurea Magistrale in Astrophysics and cosmology (cod. 6765)

    Valido anche per Laurea Magistrale in Astrophysics and Cosmology (cod. 5828)

Conoscenze e abilità da conseguire

During the course, the student will learn the basics of magnetised plasma in astrophysics. The origin of magnetic fields in the primordial Universe as well as the magnetic field properties of astrophysical objects will be discussed. The student will also learn the main techniques to derive magnetic field properties in astrophysical objects from observations. During the laboratory, these techniques will be used by the student using real data.

Contenuti

- Magnetoidrodinamica: equazioni di base, equazioni di induzione, MHD resistivo, congelamento del flusso magnetico, processi di dissipazione, numero di Prandtl magnetico, numero di Reynold magnetico, parametro beta, diffusione ambipolare, approssimazione a due fluidi, elicità magnetica, onde MHD.

- Origine e amplificazione del campo magnetico: generazione di campi magnetici, Batteria di Biermann, amplificazione per collasso gravitazionale, dinamo MHD. Dinamo su larga scala ed evoluzione temporale del campo magnetico

- Metodi osservativi per vincolare i campi magnetici in astrofisica: effetto Zeeman, polarizzazione, effetto Faraday, misura di rotazione e tecnica RM sintesi,  Q-U fitting

-Campo magnetico nelle galassie: proprietà osservative, densità di energia magnetica, propagazione dei raggi cosmici, relazione tra gas, formazione di stelle e campi magnetici.

-Campo magnetico negli ammassi di galassie: proprietà osservative, spettro di potenza del campo magnetico, emissione radio in ammassi di galassie: aloni radio, relitti e mini aloni, effetto sulla conduzione termica.

-Campi magnetici su larga scala

- In laboratorio, le proprietà del campo magnetico degli oggetti astrofisici verranno derivate utilizzando dati e tecniche spiegate nel corso.
Il laboratorio consiste di 3 prove diverse. Ognuna delle prove verrà prima spiegata e svolta con gli studenti, poi verrà dato agli sudenti un problema simile e verrà chiesto a loro di svolgerlo in autonomia. e poi verrà dato agli studenti un problema 

Testi/Bibliografia

A. Brandenburg and K. Subramanian, "Astrophysicl magnetic fields
and nonlinear dynamo theory", Physics Reports, volume 417, pages 1-209 (2005)

Ruzmaikin, A.A., Sokoloff, D.D., Shukurov, A.M. "Magnetic Fields of Galaxies" Astrophysics and Space Science Library, Springer Netherlands

Articoli scientifici che verranno indicati durante le lezioni.

 

Metodi didattici

Durante il corso, verranno udate slides e la lavagna elettronica.

Verrà creato un pdf con i contenuti della lavagna elettronica, che sarà pubblicato su Virtuale dopo ogni lezione.

Le slides verranno messe a disposizione degli studenti prima della lezione.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Due giorni lavorativi prima dell'esame' lo/a studente/essa consegna un elaborato di scritto della lunghezza indicativa di 3-4 pagine descrivendo una delle prova di laboratorio.

L'esame e' orale della durata di circa 30-40 minuti e si compone di:

1) Presentazione e discussione della prova di laboratorio scelta dallo/a studente/ssa

2) Due o tre domande su argomenti trattati a lezione.

La prova orale é valutata con un punteggio in 30-esimi e si intende superata con un punteggio minimo di 18/30.

Il voto dell'esame orale è stabilito in base ai criteri seguenti:

  • 18-21: preparazione limitata ad un sottoinsieme di argomenti, e la capacità critica emerge solo con l’aiuto del docente.
  • 22-25: preparazione buona su un numero ampio di argomenti, ma la capacità critica si rivela autonoma solo in modo limitato.
  • 26-29: preparazione buona sulla totalità degli argomenti affrontati nel corso unita a una buona autonomia e capacita' critica.
  • 30: Preparazione completa e ottima autonomia e capacita' critica.
  • 30 e Lode: Preprazione eccezionale e capacità di collegare diversi argomenti trattati a lezione, raggiungendo con l'aiuto del docente nuovi risultati che non sono stati esplicitamente trattati a lezione. 

Il voto puo' essere rifiutato due volte, in accordo con quanto deciso dal Consiglio di Corso di Studi (CdS).

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it ): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.



Strumenti a supporto della didattica

Slides, lavagna elettronica

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Annalisa Bonafede