Course Syllabus
Obiettivi
Acquisizione delle nozioni fondamentali di Astrofisica Stellare, dalle fasi di formazione nel mezzo interstellare agli stadi terminali della loro evoluzione come oggetti collassati. Questi studi trovano vasta applicazione nell'ambito della nascente astrofisica in onde gravitazionali e nello studio della formazione ed evoluzione delle galassie, attraverso l'intera storia cosmica. La fisica stellare rappresenta il cardine per il proseguimento degli studi avanzati in astrofisica, cosmologia e fisica della gravitazione.
Contenuti sintetici
Introduzione alla fisica stellare: formazione, struttura ed evoluzione.
Programma esteso
Equilibrio stellare. Tempi-scala dell’evoluzione stellare. Termodinamica dei gas classici e quantistici. Processi radiativi: emissione di corpo nero, opacità nell’interno stellare, trasporto. Reazioni nucleari: effetto tunnel, energia di Gamov, combustione degli elementi e formazione dei metalli. Stelle sulla sequenza principale: relazioni di scala, massa massima e minima. Stelle degeneri: massa di Chandrasekhar. Evoluzione fuori dalla sequenza principale: giganti rosse e nebulose planetary, AGB e supernovae. Collasso gravitazionale: fisica del neutrino e deleptonizzazione. Oggetti collassati: nane bianche, stelle di neutroni e buchi neri. Evoluzione stellare nei sistemi binari. Dinamica di stelle di neutroni e buchi neri in ammassi stellari. Pulsar e sorgenti X. Formazione stellare: massa di Jeans, protostelle e funzione di massa iniziale. Stelle di III popolazione. Buchi neri seme. Stelle super massicce.
Prerequisiti
Analisi Matematica, Meccanica, Elettromagnetismo, Struttura della Materia, Meccanica Quantistica
Modalità didattica
Lezioni frontali.
Materiale didattico
Libri:
Prialnik, “Stellar structure and evolution”
Phillips, “The Physics of Stars”
Kippenhahn and Weigert, “Stellar structure and evolution”
Stahler and Palla, “The formation of stars”
Shapiro and Teukolsky, “Black holes, white dwrafs and neutron stars”
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame orale: verifica estesa dei contenuti del corso con attenzione al livello di profondità e chiarezza di esposizione con cui lo studente risponde alla domande del docente. La prima domanda verterà su aspetti fondamentali della fisica stellare illustrati e commentati ampiamente durante le lezioni.
Orario di ricevimento
Su appuntamento via email
Aims
The aim is at providing the tools for understanding the physics of stars, from their formation in the interstellar medium to their death as collapsed objects. These studies find their application within the nascent field of gravitational wave astrophysics and in the cosmological context of galaxy formation and evolution.
Contents
Introduction to stellar astrophysics: formation, structure and evolution.
Detailed program
Stellar equilibria. Timescales along stellar evolution. Thermodynamics of classical and quantum fluids. Radiative processes: black body, opacity and transport. Nuclear reactions: quantum tunneling, Gamov’senergy, synthesis of the heavy elements. Stars on the main sequence: scaling relations, maximum and minimum mass. Degenerate stars: Chandrasekhar limiting mass. Stellar evolution beyond the main sequence: red giant phase and planetary nebulae, AGB and supernovae. Gravitational collapse: neutrino emission and deleptonisation. Compact objects as relics of stars: white dwarfs, neutron stars and black holes. Stellar evolution in binary systems. Dynamics of black holes and neutron stars in star clusters. Pulsars and X-ray sources. Star formation: Jean’s mass, proto-stars, initial mass function. Population III stars. Black hole seeds. Supermassive stars.
Prerequisites
Calculus, Classical Mechanics, Electromagnetism, Condensed Matter, Quantum Mechanics
Teaching form
Frontal Lectures.
Textbook and teaching resource
Books:
Prialnik, “Stellar structure and evolution”
Phillips, “The Physics of Stars”
Kippenhahn and Weigert, “Stellar structure and evolution”
Stahler and Palla, “The formation of stars”
Shapiro and Teukolsky, “Black holes, white dwrafs and neutron stars”
Slides distributed during the course.
Lectures recorded using multimedia tools.
Semester
First semester
Assessment method
Oral exam: extended test on the level of knowledge of the contents of the course by the student and attention on the degree of clarity in the exposition. The first question will focus on one of the most fundamental concepts of stellar physics highlighted during the course.
Office hours
Upon appointment via email
Key information
Staff
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Monica Colpi