Programma dettagliato del corso di Astronomia Corso di Laurea in Fisica ed Astrofisica
A.A. 2011-2013
Prof. Alessandro Melchiorri
La sfera celeste. Moto retrogrado dei pianeti. La Rivoluzione Copernicana.
Periodo siderale e periodo sinodico. Coordinate Altazimutali. Piano dell’eclittica. Coordinate Equatoriali locali, Equatoriali celesti, Eclitticali, Galattiche, Supergalattiche. Perturbazioni/correzioni alle coordinate:
Precessione luni-solare, Precessione planetaria, Nutazione, Parallasse, Aberrazione, Rifrazione, Deflessione gravitazionale della luce. Moti propri.
Leggi di Keplero. Orbite Ellittiche. Leggi di Netwon. Meccanica Newtoniana.
Leggi di Keplero e loro derivazione da leggi di Newton. Velocita’ all’Afelio ed al Perielio. Teorema del Viriale (cenni).
Parallasse Stellare. La Scale delle Magnitudini. Flusso e Luminosita’.
Magnitudine assoluta. Magnitudine Apparente. Modulo di distanza.
Radiazione Elettromagnetica. Esperienza di Young doppia fenditura. Natura Ondulatoria della Luce. Spettro Elettromagnetico.
Telescopi. Leggi di Snell. Caso di lente sottile. Telescopi Riflettori, Rifrattori Catadiottrici. Difetti dell’immagine: aberrazione, diffrazione, atmosfera (seeing e scintillation). Telescopi Ottici, Radio. Astronomia Infrarossa, Ultravioletto, X, Gamma. Montature.
Radiazione di Corpo Nero. Legge di Wien. Legge di Stefan-Boltzmann. Formula di Planck. Regioni di Wien e di Rayleigh-Jeans. Luminosita’ monocromatica.
Quantizzazione della radiazione luminosa e atomo di Bohr (cenni). Indice di Colore e applicazioni. Spettri delle stelle. Righe spettrali. Serie di Balmer, Lyman e Paschen. Linee spettali, effetto Doppler e moti propri (esempio con Vega).
Stelle Binarie. Classificazione. Determinazione della massa usando binarie visuali e binarie spettroscopiche. Determinazione del raggio e rapporto delle temperature con binarie a eclisse. Relazione Massa-Luminosita’. Pianeti extrasolari.
Classificazione spettrale delle stelle. Classificazione di padre Secchi.
Classificazione di Harvard. Classificazione di Yerkes. Elementi nelle stelle.
Formazione delle righe spettrali. Distribuzione di Maxwell-Boltzmann.
Processi di eccitazione, diseccitazione, ionizzazione e ricombinazione. Stati quantistici e degenerazioni. Equazione di Boltzmann. Equazione di Saha. Stima per la serie di Balmer. Esempio: profondita’ relativa delle righe per l’Idrogeno e il Calcio nel Sole. Il diagramma di Hertzsprung-Russell. Tipi di diagrammi.
Classificazione di Yerkes. Sequenza principale. Parallasse Spettroscopica.
Atmosfere stellari. Intensita’ specifica. Flusso specifico relativo Angolo di Airy.
Pressione di radiazione di un corpo nero e densita’ di energia. Temperatura Effettiva, Temperatura di Eccitazione, Temperatura di Ionizzazione,
Temperatura Cinetica, Temperatura di Colore. Sezione d’urto e libero cammino medio. Opacita’. Profondita’ Ottica. Sorgenti di Opacita’. Opacita’
totale e media di Rosseland. Processi di Emissione. Random Walk. Equazione del Trasporto. Ipotesi di atmosfera piana. Approssimazione di Eddington.
Oscuramento al bordo. Profilo delle righe spettrali. Processi fisici che allargano le righe spettrali. Profilo di Voigt. Curva di Crescita. Calcolo dell’abbondanza del Sodio nel Sole.
L’interno delle Stelle. Equilibrio Idrostatico.Conservazione della massa.
Pressione ed equazione di stato. Peso molecolare medio. Sorgenti di energia per le stelle. Scala di Kelvin-Helmotz. Processi Nucleari. Fusione nucleare, picco di Gamow ed effetti quantistici (cenni). Gradiente di luminosita’. Catena protone-protone. Catena CNO. Ciclo tre alfa. Energia di legame per nucleone.
Propagazione dell’energia all’interno di una stella: irraggiamento, convezione e conduzione. Gradiente di temperatura convettivo. Gradiente di temperatura convettivo. Equazioni della struttura stellare. Zona radiativa e zona convettiva.
Mezzo interstellare. Nebulose a emissione (regioni HII, nebulose planetarie, resti di supernove); a riflessione; oscure. La polvere interstellare estinzione e arrossamento. Le componenti del mezzo interstellare regioni HII;
le nubi di idrogeno neutro; le nubi molecolari giganti. Formazione di protostelle. Collasso gravitazionale: massa e lunghezza di Jeans. ZAMS.
La nebulosa di Orione. Sttelle T-Tauri. Stelle Ae/Be di Herbig.
L’evoluzione di pre-sequenza principale.Traccia di Hayashi. Traccia di Henvey.
Il riscaldamento per collasso gravitazionale. Gli estremi della sequenza principale. Evoluzione in sequenza principale. Massa delle stelle in sequenza principale. Massa massima e massa minima (nana marrone) in sequenza principale. Tempo di vita in sequenza principale. Nuclei degeneri e flash dell’Elio. La fase di Gigante e supergigante. Evoluzione stelle tipo Sole.
Stelle Variabili: Cefeidi e RR-Lyrae. Relazione Periodo-Luminosita’. Uso delle stelle variabili per la determinazione delle distanze.
Gli stadi finali dell’evoluzione stellare per le stelle di piccola massa (nane rosse, perdite di massa, pulsi termici e nebulose planetarie). Nane Bianche.
Sirius B. Principio di esclusione di Pauli e massa di Chandrasekhar. Relazione raggio – massa per le nane bianche. Evoluzione dei sistemi binari,
trasferimenti di massa. Stelle Novae e Novae ricorrenti. Stadi finali per stelle di massa maggiore. Esplosioni di supernove (nucleosintesi, tipi I e II, resti di supernova). Stelle di neutroni. Pulsar. Buchi neri (binarie X). Gamma Ray Bursts.
Panoramica del Sitema Solare. Pianeti: orbite e proprietà.I pianeti Terrestri I pianeti Gioviani. Gli oggetti Trans-Nettuniani. I detriti spaziali (Comete, Asteroidi, Meteoroidi. Il Sole.La fusione termonucleare. La catena protone- protone.I neutrini solari. La struttura interna del sole ed il trasporto di energia.L’atmosfera solare. La fotosfera, la cromosfera e la corona. L’attività solare. Macchie solari. Il ciclo magnetico. Attività cromosferica e coronale.
La Via Lattea. La struttura della Galassia. Osservazioni in ottico, infrarosso e radio. Disco, sferoide (bulge) e alone. Popolazioni stellari. Braccia a spirale.
Rotazione e massa della Galassia. Origine delle braccia a spirale. Il nucleo della Galassia ed evidenza per un buco nero massiccio. Il Gruppo Locale.
Galassie e Cosmologia. La famiglia delle galassie: classificazione morfologica.
La scala delle distanze extragalattiche, relazione di Tully-Fisher, Relazione di Phillips e Supernovae di Tipo I. Legge di Hubble. Massa e materia oscura.
Ammassi di galassie. Emissione X e Lensing. Bullett Cluster. Struttura a grande
scala. Universo in Espansione. Modello di Friedmann. Radiazione di fondo cosmico (cenni).
Libri di testo:
- Slides del corso su oberon.roma1.infn.it/alessandro
- - An introduction to modern astrophysics B. W. Carroll, D. A.
Ostlie, Addison Wesley
- The Physical Universe, an introduction to Astronomy F. Zhou, University Science Books
- Elementi di Astronomia, P. Giannone.
‐ Practical Astronomy with Your Calculator, Peter Duffett‐Smith, Cambridge University Press
‐ Astronomical Optics, D J. Schroeder, Academic Press
Possono essere inoltre utili I vari siti Wikipedia su argomenti di astronomia.
