Course Syllabus
Obiettivi
Fornire conoscenza teorica e osservativa sulla formazione delle galassie e della loro evoluzione. Fornire conoscenza e competenze tecniche di analisi e interpretazione sia di dataset osservativi, che delle tecniche e degli output di simulazioni numeriche e di modelli di formazione di galassie.
Contenuti sintetici
Teorie, osservazioni e simulazioni numeriche di formazione e evoluzione delle galassie:
- Elementi di formazione di strutture e delle galassie;
- La fisica barionica nelle galassie;
- Inflows, Ouflows e il ciclo dei barioni;
- Evoluzione delle galassie in relazione al loro ambiente.
Programma esteso
Verranno trattati i seguenti argomenti:
1) Elementi di formazione di strutture e delle galassie
- Dalla CMB alla formazione di aloni
- Crescita delle perturbazioni di densità
- Collasso di aloni di materia oscura
2) La fisica barionica nelle galassie
- Aloni di gas in equilibrio idrostatico
- Accrescimento del gas e cooling
- Formazione di dischi di gas
- Formazione Stellare nelle galassie
- Modelli di sintesi di popolazione stellare
- Stime di massa stellare e età delle stelle
- Stime di massa fi gas e tasso di formazione stellare
- Assorbimento e emissione della polvere
- Diagnostici basati su spettri (Metallicità, Densità, Temperatura, sorgente di ionizzazione)
3) Inflows, Ouflows e il ciclo dei barioni
- Outflows da Supernovae
- Feedback da AGN
- Evoluzione delle galassie in funzione delle epoche cosmiche
- Modelli di equilibrio, modelli semi analitici, simulazioni numeriche
- Morfologia e Cinematica delle galassie
- Il mezzo circum galattico
4) Evoluzione delle galassie in relazione al loro ambiente
- Evoluzione in gruppi e ammassi di galassie, soppressione della formazione stellare
- Fenomeni tipici dell'evoluzione in ambienti densi
Prerequisiti
Laurea in fisica.
Modalità didattica
Corso da 8 CFU. Lezioni frontali sui principali contenuti teorici (35 percento, didattica erogativa). Ogni blocco di lezioni sarà seguito da esercitazioni su appositi set di dati o su tecniche numeriche per mettere in pratica i concetti appresi, tramite lavoro laboratoriale individuale e a gruppi (65 percento, didattica interattiva).
La partecipazione in presenza alle esercitazioni è particolarmente consigliata.
Tutte le attività si svolgeranno in lingua inglese.
Materiale didattico
Testo di riferimento: Houjun Mo, Frank van den Bosch, Simon White; Galaxy Formation and Evolution; 2010 Cambridge University Press. [Disponibile presso la biblioteca di ateneo anche in formato PDF and e-book]
Materiale fornito dai docenti attraverso la piattaforma e-learning.
Articoli fondamentali della letteratura riguardante gli argomenti trattati verranno suggeriti come approfondimenti.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Relazione scritta sui risultati di due delle esercitazioni (a scelta dello studente) e esame orale sul contenuto delle lezioni e esercitazioni.
Saranno valutate:
- le conoscenze delle teorie presentate durante le lezioni,
- la capacita' di rielaborazione dei contenuti e di problem solving,
- le competenze apprese durante le esercitazioni.
Orario di ricevimento
Su appuntamento (via email).
Sustainable Development Goals
Aims
Provide the background knowledge of current theories and observations of galaxy formation and evolution. Provide the background knowledge and skills for the analysis and interpretation of observational datasets, of the thechniques and outputs of numerical simulations and of galaxy formation models.
Contents
Theories, observations and numerical simulations of galaxy formation and evolution:
- Elements of structure and galaxy formation;
- The baryon physics in galaxies;
- Inflows, Outflows, and the Baryon cycle;
- Environmentally driven galaxy evolution.
Detailed program
The following topics will be presented:
1) Elements of structure and galaxy formation
- From the CMB to halos
- Growth of density perturbations
- Collapse of DM haloes
2) The baryon physics in galaxies
- Hot haloes in hydrostatic equilibrium
- Gas accretion and cooling
- Formation of gaseous disks
- Star Formation in Galaxies
- Stellar population Syntesis models of galaxies
- Estimates of Stellar mass and ages
- Estimates of Gas mass and Star Formation Rates
- Dust absorption and emission
- Spectral Diagnostics (Metallicity, Density, Temperature, Ionization source)
3) Inflows, Outflows, and the Baryon cycle
- Outflows from SN Feedback
- AGN feedback
- Galaxy Evolution with redshift
- Galaxy equilibrium models, semi-analytic models, numerical simulations
- Galaxy morphology and Kinematics
- The circum galactic medium
4) Environmentally driven galaxy evolution
- Galaxy evolution in groups and clusters, star formation quenching
- Physical mechanisms effective in dense environments
Prerequisites
Undergraduate degree in physics.
Teaching form
This is an 8 CFU course. Lectures will cover the main theoretical concepts (21 hours 35%, traditional lectures). Each set of lectures will be followed by hands-on sessions on specific datasets or numerical techniques to practice the background concepts, through work done individually or in small groups (40 hours 65%, interactive teaching).
Attendance in presence to the hands-on sessions is highly recommended.
All activities will be in English.
Textbook and teaching resource
Houjun Mo, Frank van den Bosch, Simon White; Galaxy Formation and Evolution; 2010 Cambridge University Press.
Handouts provided by the teachers via the e-learning platform.
Relevant papers from the literature will be suggested to deepen the knowledge of the topics.
Semester
First semester.
Assessment method
Written report on the results of two of the hands-on sessions (chosen by the student) and oral exam on the lectures and practical sessions.
The evaluation will include:
- the knowledge of the content of the lectures,
- the ability to link topics and to solve problems,
- the skills acquired during the hands-on sessions.
Office hours
By appointment (via email).
