Programma
Il corso comprende i seguenti argomenti:
• Introduzione: il campo dell’astrofisica delle alte energie e la sua storia, il cielo a diverse lunghezze d’onda.
• Revisione di concetti fisici basilari: propagazione della radiazione, trasferimento radiativo, radiazione termica e radiazione di corpo nero, formule di relativita’ speciale.
• Revisione dei processi radiativi: linee di emissione ed assorbimento, radiazione di frenamento e di sincrotrone, effetto Compton e Compton-inverso, produzione di coppia, processi di assorbimento.
• Strumentazione HEA: rilevazione, tecniche osservative, telescopi, satelliti.
• Cosmic rays: composizione, spettro dell’energia, origini, raggi cosmici ad altissima energia, tecniche di rilevamento.
• Supernove e Resti di Supernove: evoluzione delle stelle di piccola e grande massa, gas degenere di Fermi e massa critica, nane bianche, Supernova Tipo Ia e Tipo II, resti di supernova, shocks, accelerazione particelle.
• Stelle di Neutroni e Buchi Neri: charatteristiche delle stelle di neutroni, raffreddamento delle stelle di neutroni e struttura interna, buchi neri di tipo Schwarzschild e di tipo Kerr.
• Teoria dell’accrescimento: accrescimento radiale, efficienza, luminosita’ di Eddington, applicazioni del limite di Eddington, dischi di accrescimento, temperature minime e massime.
• Stelle binarie a raggi X: meccanismi di trasferimento di massa, accrescimento magnetosferico, High Mass X-ray Binaries (HMXB), accrescimento nelle pulsar X-ray, Low Mass X-ray Binaries (LMXB), X-ray bursts, buchi neri nelle stelle binarie a raggi X.
• Pulsars: scoperta e osservazioni, evoluzione, modello del dipolo magnetico rotante, emissione delle pulsar, radio e gamma-ray pulsar, accreting e transitional millisecond pulsars, soft gamma repeaters, anomalous X-ray pulsars, magnetars.
• Gamma-Ray Bursts (GRBs): scoperta e osservazioni, short duration GRBs, long duration GRBs, ultra-long duration GRBs, progenitori.
• Nuclei Galattici Attivi (AGNs): osservazioni, AGN radio quiet e radio loud, radio galassie, galassie Seyfert, Quasar, Blazar, generazione energia, ‘ingredienti’ AGN, schemi di unificazione.
• Argomenti di frontiera: Gravita’ in campo forte, sorgenti di onde gravitazionali, Fast Radio Bursts (FRBs), sorgenti ultra-luminose, srgenti di altissima energia.
Prerequisiti
a) Sono indispensabili le conoscenze di base previste per l'acquisizione di una laurea triennale in Fisica o in Astronomia e Astrofisica.
b) Sono necessarie conoscenze di base di astrofisica, meccanismi di emissione e trasporto radiativo.
c) E’ utile avere anche alcune nozioni di relativita' generale. Agli studenti che hanno un interesse spiccato per la teoria si consiglia di seguire anche il corso avanzato “onde gravitazionali, stelle di neutroni e buchi neri”
Testi di riferimento
Si consigliano le seguenti monografie introduttive, oltre ai materiali didattici messi a dispozione dal docente su elearning:
(1) S. Shapiro, S. Teukolsky - Black Hole, White Dwarfs and Neutron Stars -
1983 - Wiley \& Sons, NY-NY, USA
(tecnico e dettagliato; datata la parte osservativa)
(2) P. Charles, F. Seward - Exploring the X-ray Universe -
1994 Cambridge Univ. Press
2010 Cambridge Univ. Press: seconda edizione aggiornata ed ampliata
(introduzione di taglio osservativo)
(3) M. Longair - High Energy Astrophysics
1994 Cambridge Univ. Press, Vol. 1-2
(con molte derivazioni analitiche)
(4) W.H.G. Lewin, E.P.J. van den Heuvel - Accretion Driven Stellar X-ray Sources -
1983 Cambridge Univ. Press
(contiene ottime rassegne, datate le osservazioni)
(5) J. Frank, A.R. King, D.J. Raine - Accretion Power in Astrophysics
1994 Cambridge Univ. Press,
2002 per la terza edizione molto ampliata
(monografia su fisica dell'accrescimento)
(6) M. Vietri - - Foundations of High Energy Astrophysics
2008 University of Chicago press
(Edizione Italiana Astrofisica delle Alte Energie, 2005 Boringhieri)
(di taglio teorico)
(7) W.H.G. Lewin, M. van der Klis - Compact Stellar X-ray Sources -
2006 Cambridge Univ. Press
(contiene rassegne osservative relativamente recenti)
Frequenza
La presenza alle lezioni è fortemente consigliata per quanto non obbligatoria.
Modalità di esame
L'esame viene svolto attraverso la preparazione di una tesina su un tema attinente l'astrofisica delle alte energie e scelto dallo studente. Le tesina puo' essere preparata in forma di articolo e/o di presentazione powerpoint. L'esame orale dura un'ora circa e consiste nella presentazione della tesina; dalla presentazione di trae spunto per domande specifiche su alcuni argomenti nel programma del corso.
La valutazione tiene conto di:
- livello di comprensione ed approfondimento degli argomenti trattati nella tesina e del corso;
- correttezza e chiarezza espositive.
Modalità di erogazione
Il corso comprende lezioni frontali ed esercizi svolti durante le lezioni insieme agli studenti, nei quali viene data enfasi particolare alla formulazione semplificata dei problemi ed al modo in cui si possono ottenere delle stime approssimate. Alcune delle lezioni nelle quali vengono presentati argomenti di ricerca attuali e di punta hanno carattere di seminari.
Sebbene la frequenza non sia obbligatoria, visto il carattere del corso ed i suoi obiettivi formativi, e' fortemente consigliato seguire le lezioni e le esercitazioni.
