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a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
ASTROPHYSICS AND COSMOLOGY
Insegnamento
FUNDAMENTALS OF ASTROPHYSICS AND COSMOLOGY
SCP9086381, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2019/20

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
ASTROPHYSICS AND COSMOLOGY
SC2490, ordinamento 2019/20, A.A. 2019/20
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Curriculum Percorso Comune
Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese FUNDAMENTALS OF ASTROPHYSICS AND COSMOLOGY
Sito della struttura didattica http://astrophysicsandcosmology.scienze.unipd.it/2019/laurea_magistrale
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Fisica e Astronomia "Galileo Galilei"
Obbligo di frequenza
Lingua di erogazione INGLESE
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile SABINO MATARRESE FIS/05

Mutuazioni
Codice Insegnamento Responsabile Corso di studio
SCP7081677 THE PHYSICAL UNIVERSE SABINO MATARRESE SC2443

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Astrofisico, geofisico e spaziale FIS/05 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso I Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 6.0 48 102.0

Calendario
Inizio attività didattiche 30/09/2019
Fine attività didattiche 18/01/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2019

Commissioni d'esame
Nessuna commissione d'esame definita

Syllabus
Prerequisiti: Concetti fondamentali di meccanica quantistica e relativita' speciale
Conoscenze e abilita' da acquisire: La capacita' di affrontare una classe di fenomeni fisici e astronomici la cui comoprensione richiede un approccio basato strumenti largamente interdisciplinari.
La capacita' di passare dalla formulazione astratta di alcuni principi fisici acquisiti nei corsi fondamentali del triennio e di strumenti matematici alla loro applicazione in un contesto per molti aspetti diverso da quello dei corsi di base.
Modalita' di esame: Esame orale
Criteri di valutazione: L'esame orale mira a sondare la capacita' dello studente di elaborare in modo autonomo le varie problematiche affrontate nel corso, partendo da alcuni concetti fondamentali.
Contenuti: Concetti fondamentali dell'astrofisica galattica ed extra-galattica

• La Classificazione delle galassie
• Proprieta' statistiche della popolazione galattica
• Gruppi e ammassi di galassie

Concetti fondamentali della Cosmologia

• Componenti principali dell'Universo. Evidenza osservativa della presenza di materia oscura ed energia oscura.
• Universo in espansione e Principio Cosmologico.
• Elemento di linea di Robertson-Walker. Proprietà geometriche.
• Costante di Hubble e parametro di decelerazione.
• Definizioni di distanza in Cosmologia; redshift e legge di Hubble (trattazione approssimata a bassi redshift).
• Deduzione Newtoniana delle equazioni di Friedmann e correzioni relativistiche.
• Modelli di Friedmann.
• La costante cosmologica: soluzione statica di Einstein e modello di de Sitter.
• Soluzioni per il caso piatto e per Universi con curvatura non nulla.
• Trattazione esatta della legge di Hubble.

Storia termica e Universo primordiale

• Densità numerica, densità di energia e pressione per un sistema di particelle in equilibrio termodinamico.
• Conservazione dell'entropia in un volume comovente.
• Relazione temperatura-tempo in epoche primordiali.
• Problemi del modello standard: orizzonte, piattezza, etc..
• "Inflazione" nell'Universo primordiale. Soluzione del problema dell’orizzonte e della piattezza.
• Cinematica e dinamica dell'inflazione: l'"inflatone".
• Vecchia e nuova inflazione, inflazione caotica; dinamioa con lento rotolamento (cenni).
• Asimmetria barionica. Bariogenesi (cenni).
• Nucleosintesi primordiale degli elementi leggeri.
• La ricombinazione dell'idrogeno: equazione di Saha. Disaccoppiamento della radiazione. Radiazione Cosmica alle Microonde.
• Definizione generale di "disaccoppiamento".

Materia oscura: proprietà generali

• Equazione di Boltzmann in cosmologia e relitti cosmici.
• Materia oscura calda e fredda: definizione, calcolo dell'abbondanza attuale e proprietà generali in cosmologia.

Elementi di astrofisica stellare

• Contrazione gravitazionale e condizioni per l’equilibrio idrostatico
• Indice adiabatico ed equilibrio.
• Condizioni per il collasso gravitazionale
• Teoria di Jeans dell’instabilità gravitazionale
• Contrazione di una protostella
• Formazione stellare e gas degenere di elettroni.
• Il Sole: proprietà generali, diffusione radiativa, fusione termonucleare.
• Nucleosintesi stellare
• Cicli stellari.
* Diagramma di Hertzsprung-Russell.
* Elementi di struttura stellare. Modello di Clayton. Massa minima e massima per una stella.
• Fasi finali dell’evoluzione stellare: nane bianche, stelle di neutroni, massa di Chandrasekhar, buchi neri.

La formazione delle strutture cosmiche

* Evoluzione lineare delle perturbazioni nell'Universo in espansione (principi fondamentali).
* Collasso sferico di una protostruttura.
* Funzione di massa delle strutture cosmiche: teoria di Press-Schechter.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni frontali
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Le parti rilevanti per il corso dei testi di riferimento verranno indicate a lezione (e sono deducibili dagli argomenti del programma). Saranno anche forniti appunti del docente su molti argomenti.
Testi di riferimento:
  • Coles P., Lucchin F., Cosmology, The Origin and Evolution of Cosmic Structure.. Chichester: Wiley and Sons, 2002. Cerca nel catalogo
  • Kolb E.W., Turner M., The Early Universe. Redwood City: Addison-Wesley, 1990. Cerca nel catalogo
  • Mo H., van den Bosch F. White S., Galaxy Formation and Evolution. Cambridge: Cambridge University Press, 2010. Cerca nel catalogo
  • Phillips A.C., The Physics of Stars. Chichester: Wiley and Sons, 1994. Cerca nel catalogo