Course Syllabus
Obiettivi
Acquisizione delle nozioni fondamentali di Astrofisica Stellare, dalle fasi di formazione delle stelle nel mezzo interstellare agli stadi terminali della loro evoluzione come oggetti collassati. Questi studi trovano vasta applicazione nello studio della formazione ed evoluzione delle galassie, e recentemente nell'ambito della nascente astrofisica in onde gravitazionali. 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, teroma del viriale, stabilità e tempi-scala dell’evoluzione stellare.
- Gas classici e quantistici.
- Processi radiativi: emissione di corpo nero, opacità nell’interno stellare, trasporto.
- Reazioni nucleari: 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, 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.
- Formazione stellare: massa di Jeans, protostelle e funzione di massa iniziale.
- Stelle di III popolazione: Buchi neri seme e stelle super massicce in contesto cosmologico.
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”
Selected reviews
Materiale didattico distribuito durante in corso.
Lezioni registrate con utilizzo di strumenti multimediali.
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. Presentazione da parte dello studente, con slides o figure su foglio, su una tematica riguardante l'evoluzione/formazione stellare.
Orario di ricevimento
Su appuntamento via email
Aims
The aim of this course is at providing tools for understanding the physics of stars, their formation and evolution through cosmic ages. Stellar astrophysics is key for understnding galaxies, their colors and formation history. Recently this dicipline finds new applications in the field of gravitational wave astrophysics.
Contents
Introduction to stellar astrophysics: formation, structure and evolution.
Detailed program
- Stellar equilibria, the virial theorem and stability, stellar timescales
- Light from stars: black body radiation, opacity and radiative transport
- Classical and quantum gases
- Nuclear reactions: Gamov’s energy, 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, 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.
- Star formation: Jean’s mass, proto-stars, initial mass function.
- Population III stars: Black hole seeds, Supermassive stars in the cosmological context.
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”.
Selected reviews and selected papers provided during the lectures.
Selection of recorded lectures.
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. A short slide-presentation or with use of printed figures by the student on a selected topic of stellar evolution/star formation.
Office hours
Upon appointment via email
Key information
Staff
-
Monica Colpi