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a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
ASTROPHYSICS AND COSMOLOGY
Insegnamento
OBSERVATIONAL COSMOLOGY
SCP9086346, 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 OBSERVATIONS, EXPERIMENTS AND INTERPRETATION [002PD]
Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese OBSERVATIONAL 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 ALBERTO FRANCESCHINI FIS/05

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 Secondo 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 02/03/2020
Fine attività didattiche 12/06/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2019

Commissioni d'esame
Nessuna commissione d'esame definita

Syllabus
Prerequisiti: Il corso e' auto-consistente, fatte salve le conoscenze di fisica e matematica delle lauree triennali in Astronomia o Fisica.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il corso fornisce un quadro riguardante la struttura generale e la storia evolutiva dell'universo e sue componenti, ivi compresi materia ed energia oscura, materia barionica, componenti radiative. Le principali fasi evolutive del cosmo e le principali strutture (struttura su grande scala della materia oscura e storia evolutiva dei barioni) sono oggetti di indagine.
Osservabili e modalita' osservative fondamentali necessari per raggiungere i principali risultati sono discussi.
Modalita' di esame: Colloquio orale
Criteri di valutazione: Si richiede una comprensione dei concetti fisici fondamentali che riguardano le tematiche del corso. Deduzioni fisico/matematiche sono opzionali (pur utili occasionalmente per ricostruire un certo processo). Lo studente dovrebbe dimostrare di poter rappresentare sinteticamente le principali modalita' osservative alla base dei risultati.
Contenuti: 1) Struttura su grande scala dell'universo. Distribuzione su grande scala delle galassie. Funzioni di correlazione angolari e spaziali. Correlazioni di ordine superiore. Relazione di Limber. Power-spectrum delle strutture cosmiche. Relazioni tra power-spectrum e ξ(r). Osservazioni della struttura su grande scala. Spettro iniziale delle perturbazioni. Mappe 3D di galassie e nuclei attivi. Altre statistiche. Counts-in-cells. Cenni alla struttura frattale e topologica dell’universo.
2) Deviazioni da omogeneità e isotropia nella metrica Robertson-Walker. Effetti del lensing gravitazionale e sue applicazioni. Risultato newtoniano e correzione relativistica. Potenziali della lente. Lente puntiforme e distribuzioni sferiche isoterme. Raggio di Einstein. Sezioni d’urto di lensing. Effetto del lensing sui ritardi temporali. Caustiche. Osservazioni del lensing gravitazionale ed applicazioni cosmologiche. Stima delle masse degli ammassi di galassie. Stima della costante H0. Effetti della costante cosmologica L nelle statistiche del lensing.
3) Evoluzione cosmologica di perturbazioni nel fluido cosmico: Equazioni generali in un universo statico e in uno in espansione. Evoluzione in un universo dominato dalla materia. Hubble drag. Relazione tra perturbazioni e campi di velocità. Vincoli sui parametri cosmologici dallo studio dei moti su grande scala.
4) Struttura generale dell’universo: Moti peculiari di galassie e strutture. La legge di Hubble, determinazione delle distanze cosmiche. Deviazioni dalla legge di Hubble, velocità peculiari nel cosmo. Informazioni sulla struttura dal campo di velocità. Origine dei moti su grande e piccola scala.
5) Breve storia termica dell’universo: Contenuto di materia e radiazione nell'universo. Densità di energia. Universi dominati dalla radiazione. Epoche della ricombinazione e dell'equivalenza. Tempi scala dell'evoluzione cosmica. Entropia cosmica per barione. Nucleosintesi primordiale.
6) Radiazione cosmica nelle microonde (CMB): Scoperta della CMB. Osservazioni da terra e dallo spazio. COBE e WMAP. Origine della CMB. Proprietà spaziali, isotropia della CMB. Strutturazione angolare della radiazione. Origine delle fluttuazioni d’intensità. Processi fisici operanti sulle varie scale. Fluttuazioni sulle scale angolari intermedie. Contributi di sorgenti alle anisotropie sulle piccole scale (effetto Sunyaev-Zeldovich, sorgenti cosmiche). Vincoli dalla CMB sui parametri cosmologici. Spettro fotonico della CMB. Proprietà spettrali, distorsioni spettrali. Effetto Sunyaev-Zeldovich da plasmi caldi. Limiti osservativi alle distorsioni spettrali e loro implicazioni.
7) Cenni all'universo primordiale: Big Bang, transizioni di fase, inflazione. Il problema degli orizzonti cosmici. Singolarità del Big Bang, tempo di Planck. Transizioni di fase in cosmologia.
Problemi del modello standard a Big Bang. Problema dell’orizzonte e della piattezza. Inflazione cosmica e sue soluzioni dei problemi. Principio Antropico.
8) Origine ed evoluzione della struttura su grande scala. Spettro di potenza primordiale, invariante in scala. Materia oscura calda e fredda. Scale e masse dell'orizzonte. Free-streaming della materia oscura. Stagnazione. Funzione di trasmissione nel regime lineare. Evoluzione non lineare. Teoria di Press-Schecter.
9) L'universo dopo la Ricombinazione. Gas intergalattico diffuso, righe d'assorbimento in spettri di quasar. Nubi Lyman-alpha. Barioni mancanti. Storia della formazione stellare e produzione di elementi. Radiazioni di fondo. Evoluzione di AGN e relazione con l'evoluzione delle galassie. Origine della funzione di massa delle galassie.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni frontali ed esercitazioni.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Dispense del docente e testi di riferimento. Le dispense saranno consegnate all'inizio dell'insegnamento.
Testi di riferimento:
  • Longair, Malcolm S., Galaxy Formation. Berlin: Springer, 2008. Cerca nel catalogo
  • Schneider, Peter, Extragalactic Astronomy and Cosmology. Heidelberg: Springer, 2015. Cerca nel catalogo
  • Peacock, John A., Cosmological Physics. Cambridge: Cambridge University Press, 2010. Cerca nel catalogo