Programma
- Introduzione all’Astrochimica: cos’è l’astrochimica e quali sono i suoi rami principali – introduzione storica – Osservare l’universo molecolare (stato dell’arte)
• Il mezzo interstellare: condizioni fisiche, regioni e diverse componenti– Scale temporali – Composizione, abbondanze elementari
• Processi di eccitazione radiativa e collisionale: – Struttura atomica e molecolare (breve richiamo) – Spettroscopia e identificazione delle molecole – Collisioni – Cinetica ed equazioni di velocità
• Processi di base in Astrochimica (1):
– Processi in fase gassosa: formazione, distruzione e riarrangiamento – Tipi di reazioni chimiche: endo/esotermicità, energie di attivazione, velocità di reazione – Reazioni ione-neutro e neutro-neutro
• Metodi sperimentali per lo studio dei processi reattivi in condizioni estreme: breve introduzione al vuoto (HV e UHV) in laboratorio e principali esperimenti per studiare la reattività nel mezzo interstellare
• Processi di base in Astrochimica (2): Fotochimica: ionizzazione e dissociazione – Raggi cosmici: spettro, osservabilitá, fisica e chimica indotta dai raggi cosmici. Importanza degli elettroni secondari - metodi sperimentali
• Processi di base in Astrochimica (3): Solidi nel mezzo interstellare- composizione, dimensione dei grani di polvere, e proprietà ottiche - Processi fisici: sputtering, shattering, condensazione, grani carichi e interazione con raggi cosmici e raggi-X - Formazione in AGB stars e SNe - Chimica di superficie – Processi di adsorbimento- desorbimento e chimica di superficie
• Metodi sperimentali di sintesi di polveri e ghiacci interstellari, metodo spettroscopici di caratterizzazione delle polveri, esperimenti per lo studio dei processi reattivi di formazione di molecole semplici e prebiotiche
• Chimica nelle nubi molecolari: la fabbrica molecolare – Processi fondamentali in ambienti freddi e densi – Principali cammini di reazione per formare traccianti interstellari
• Breve introduzione alla formazione stellare e planetaria (low-mass vs high-mass star formation, dense cores, hot cores, dischi protoplanetari).
• L'ingrediente mancante: i processi termici – Evoluzione della temperatura nell'ISM – Processi di riscaldamento (heating fotoelettrico, photheating) – Processi di raffreddamento (radiative cooling, gas-dust energy transfer).
• Astrochimica computazionale – Introduzione ai modelli in astrochimica – Solver impliciti e stiffness - Dai modelli 0d ai modelli 3d (reminder di fluidodinamica e coupling macro-microfisica) – Reti chimiche
• Esercizi computazionali e applicazioni (importanza del benchmark, risoluzione di ODEs applicata a problemi in astrochimica, esempi di simulazioni idrodinamiche e confronto con le osservazioni)
Prerequisiti
lo studente dovrà conoscere le basi della matematica, fisica, e della meccanica quantistica, nonché nozioni base di spettroscopia
Testi di riferimento
S. Bovino&T. Grassi, Astrochemical modeling (2023)
S. Yamamoto, Introduction to Astrochemistry (2017)
D. Flower, Molecular collisions in the interstellar medium (2005)
A. Tielens, The physics and chemistry of the interstellar medium (2005)
J. Lequeux, The interstellar medium (2005)
Frequenza
obbligatoria
Modalità di esame
gli studenti verranno valutati attraverso una prova orale e una prova pratica in aula sulla parte computazionale del corso
Bibliografia
S. Bovino&T. Grassi, Astrochemical modeling (2023)
S. Yamamoto, Introduction to Astrochemistry (2017)
D. Flower, Molecular collisions in the interstellar medium (2005)
A. Tielens, The physics and chemistry of the interstellar medium (2005)
J. Lequeux, The interstellar medium (2005)
Modalità di erogazione
Sono previste lezioni ed esercitazioni numeriche in aula, con modalità di didattica in presenza.
