Course Syllabus

Export

Conoscere a fondo i processi radiativi in ambito astronomico ed essere in grado di ricavare alcune proprietà fisiche fondamentali delle sorgenti cosmiche  sulla base della radiazione ricevuta.

  • Lo spettro elettromagnetico
  • L'Universo multicolore
  • Plasmi termici - Corpo Nero - Bremsstrahlung. 
  • Emissione non termica di sincrotrone e auto-assorbimento 
  • Compton diretto e Compton inverso 
  • Beaming relativistico
  • Atomic structure e transizioni radiative
  • Teoria dell’accrescimento su buchi neri 
  • Nuclei Galattici Attivi - Introduzione, fenomenologia generale, calcolo dei parametri fisici fondamentali 


  • Luminosità, flusso, emissività, densità di energia e loro relazioni. Trasporto radiativo. Coefficienti di Einstein e loro relazioni. Plasmi termici e non termici. Collisioni Coulombiane: sezione d'urto. Campo elettrico di una carica in moto. Formula di Larmor. Bremsstrahlung e corpo nero.
  • Richiamo nozioni di relatività speciale. Sbarra in moto lungo la sua lunghezza. Quadrato in moto. Aberrazione. Sorgenti superluminali. Beaming. Statistica di sorgenti superluminali.
  • Sincrotrone: accelerazione, raggio e frequenza di Larmor. Potenza emessa dal singolo elettrone. Frequenze caratteristiche. Spettro emesso. Autoassorbimento.
  • Scattering Thomson: sezione d’urto. Effetto Compton diretto: frequenze tipiche. Sezione d'urto Klein-Nishina: generalità. Luminosità di Eddington. Frequenze tipiche Compton Inverso. Potenza emessa dal singolo elettrone. Spettro da una distribuzione di elettroni. Comptonizzazione termica. Parametro di Comptonizzazione. Spettri. Sincrotrone-Self-Compton.
  • Struttura atomica: accoppiamento spin-orbita, effetto Zeeman, struttura iperfine.
  • Transizioni radiative e meccanismi di allargamento delle righe.
  • Nuclei Galattici Attivi. Introduzione storica. Componenti principali. Masse buchi neri, correlazione con luminosità del bulge e relazione M-sigma. Dischi di accrescimento. Spettro, derivazione analitica. Righe larghe, Righe strette. Quantità fisiche principali. Corona X. Spettro X come Comptonizzazione termica. Compton reflection. Riga del ferro relativistica. Righe in ottico larghe e strette. Toro molecolare e schemi unificati per Seyfert 1 e 2. Background X: cenni. Getti: introduzione. Radio-galassie e QSOs. AGN doppi.


Corsi del triennio in Fisica. In particulare,  meccanica classica ed elettromagnetismo

Lerzioni sono frontali.

G. Ghisellini: "Radiative processes in high energy astrophysics"
G.B. Rybicki and A.P. Lightman “Radiative Processes in Astrophysics”
M.S. Longair “High Energy Astrophysics”
J. Krolik “Active Galactic Nuclei. From the black hole to the Galactic Environment”
Shapiro and Teukolsky "Black Holes, White Dwarfs and Neutron Stars"


Primo Semestre

L'esame orale inizierà con la presentazione di un argomento scelto dello studente e in seguito si procederà a valutare la conoscenza sui temi trattati nel corso. La prima domanda da parte del docente verterà sui processi di emissione e interazione radiazione-materia.



Su appuntamento via email

Export

Have deep knowledge on the radiative processes fundamental for the description of the astrophysical sources.  Give all instruments  to calculate some fundamental physical properties of cosmic sources on the basis of the received radiation.


  • The electromagnetic spectrum
  • The multi-wavelength Universe
  • Thermal  plasma - Black body - Bremsstrahlung
  • Synchrotron emission and self-absorption 
  • Direct Compton and Inverse Compton
  • Atomic structure and radiative transitions
  • Relativistic beaming
  • Theory of accretion onto black holes
  • Active Galactic Nuclei: phenomenology and interpretation - Inference  of their fundamental physical parameters

 


  • Luminosity, flux emissivity, energy density and their relations. Radiative transport. Einstein coefficients and their relations. Thermal and non thermal plasma. Coulomb collisions: cross section. Electric field of a moving charge. Larmor formula. Bremsstrahlung and black body.
  • Special relativity: basic notions. Bar in motion along its length. Moving square. Aberration. Superluminal cosmic sources. Beaming Statistics of superluminal sources.
  • Synchrotron: acceleration, Larmor radius and frequency. Total power emitted by the single electron. Characteristic frequencies. Emitted spectrum. Self-absorption. 
  • Thomson scattering: cross section. Direct Compton effect: typical frequencies. Klein Nishina cross section: generalities. Eddington luminosity. Typical frequencies emitted by the Inverse Compton process. Total power emitted by the single electron. Thermal Comptonization. Comptonization parameter. Emitted spectra. Synchrotron self-Compton.
  • Atomic structure: spin-orbit coupling, Zeeman effect, hyperfine structure.
  • Radiative transitions and mechanisms of line broadening.
  • Active Galactic Nuclei.  Historical introduction. main components. Black hole masses: correlations with the host buldge luminosity and M-sigma relation. Accretion disks. Spectrum. X-ray spectrum as thermal Comptonization.Compton reflection. Relativistic Iron emission line. Broad and narrow optical emission lines. Molecular torus and unification schemes for Seyfert 1 and 2.  X-ray background. Radio loud and radio quiet quasars. Double AGN


Classical mechanics, classical electro-magnetism



Lectures are frontal.

G. Ghisellini: "Radiative processes in high energy astrophysics"
G.B. Rybicki and A.P. Lightman “Radiative Processes in Astrophysics”
M.S. Longair “High Energy Astrophysics.=”
J. Krolik “Active Galactic Nuclei. From the black hole to the Galactic Environment”
Shapiro and Teukolsky "Black Holes, White Dwarfs and Neutron Stars"



First Semester

The oral exam will start with the presentation of a topic selected by the student.  The exam proceeds  with a discussion on the most fundamental processes linking radiation and matter. Some specific topic will be considered, if needed to understand the level of knowledge of the student.




Upon email appointment 

Enter

Key information

Field of research
FIS/05
ECTS
6
Term
First semester
Activity type
Mandatory to be chosen
Course Length (Hours)
42

Staff

    Teacher

  • MC
    Monica Colpi

Students' opinion

View previous A.Y. opinion

Bibliography

Find the books for this course in the Library

Enrolment methods

Manual enrolments
Guest access
Self enrolment (Student)