69052 - ASTROFISICA DELLE ALTE ENERGIE

Scheda insegnamento

  • Docente Cristian Vignali

  • Crediti formativi 6

  • SSD FIS/05

  • Modalità di erogazione In presenza (Convenzionale)

  • Lingua di insegnamento Italiano

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente acquisisce una panoramica dei metodi e strumenti di rivelazione della radiazione in banda X, nonchè delle proprietà fisiche delle varie popolazioni di sorgenti galattiche/extragalattiche la cui emissione è rivelata in tale banda.

Programma/Contenuti

INTRODUZIONE ALL'ASTROFISICA DELLE ALTE ENERGIE

  • Tecniche di rivelazione dei fotoni di alta energia. Rivelatori in banda X e Gamma; utilizzo dei CCD in banda X. Specchi di Wolter e maschere codificate. 
  • Storia dell'Astronomia delle alte energie. Excursus sulle proprieta' dei principali satelliti per Astronomia X e Gamma dell'era moderna.
  • Richiami ai meccanismi di emissione: emissione di corpo nero/bremsstrahlung/sincrotrone/Compton scattering e Compton inverso, e alcuni esempi nel campo dell'Astrofisica delle alte energie. Produzione di righe; equilibrio collisionale e di ionizzazione.

ASTRONOMIA X GALATTICA
  • Emissione X da oggetti del sistema solare.
  • Emissione X da stelle: stelle di sequenza principale e di pre-sequenza/stelle di piccola massa.
  • Nane bianche, variabili cataclismiche, novae, pulsar, pulsar wind nebulae, stelle di neutroni.
  • Binarie X: classificazione e proprieta' fisiche.
  • Proprieta' multi-frequenza del Centro Galattico. Emissione da sorgenti puntiformi ed estese. Proprieta' osservative delle Fermi bubbles. Materiale in caduta su Sgr A*. 

ASTRONOMIA X EXTRA-GALATTICA
  • Ammassi di galassie.
  • ULX
  • I Nuclei Galattici Attivi (AGN). Componenti della loro emissione alle alte energie: modelli vs. osservazioni. Proprieta' multi-frequenza degli AGN e loro classificazione.
  • Accenni al modello unificato.
  • Survey in banda X dell'ultima decade. Contributo degli AGN al fondo cosmico in banda X e problematiche ancora aperte. 
  • AGN ad alto redshift: loro ricerca e proprietà.

Testi/Bibliografia

  • J. Trumper & G. Hasinger: "The Universe in X-rays", Astronomy & Astrophysics Library, Springer
  • Frederick D. Seward, Philip A. Charles: "Exploring the X-ray Universe", Cambridge University Press
  • Glenn F. Knoll: "Radiation Detectors for X-Ray and Gamma-Ray Spectroscopy", Third Edition (2000), John Wiley & Sons
  • Hale Bradt: "Astronomy Methods", Cambridge University Press
  • Hale Bradt: "Astrophysics Processes: The Physics Of Astronomical Phenomena", Cambridge University Press
  • George B. Rybicky, Alan P. Lightman: "Radiative Processes in Astrophysics", Wiley
  • S.M. Kahn, P. von Ballmoos, R.A. Sunyaev: "High-Energy Spectroscopic Astrophysics", Springer
  • Malcolm S. Longair: "High-Energy Astrophysics", Cambridge University Press
  • Fulvio Melia: "High-Energy Astrophysics", Princeton University Press
  • Bradley M. Peterson: "An introduction to Active Galactic Nuclei", Cambridge University Press
  • J. Frank, A. King & D. Raine: "Accretion Power in Astrophysics", Cambridge University Press
  • Walter H.G. Lewin, Michiel van der Klis: "Compact Stellar X-ray Sources", Cambridge Astrophysics Series, 39
  • Keith Arnaud, Randall Smith, Aneta Siemiginowska: "Handbook of X-ray astronomy", Cambridge Observing Handbooks for Research Astronomers 
  • Gabriele Ghisellini: "Radiative processes in high energy astrophysics", Springer, Lecture Notes in Physics 873
  • Anil K. Pradhan & Sultana N. Nahar: "Compact Stellar X-ray Sources", Atomic Astrophysics and Spectroscopy", Cambridge University Press
  • Hagai Netzer: "The Physics and Evolution of Active Galactic Nuclei", Cambridge University Press
Articoli di approfondimento di letteratura (come indicato nella pagina web personale).

Metodi didattici

Lezioni frontali. Durante le lezioni verranno discusse le problematiche legate alla rivelazione di radiazione di alta energia da oggetti celesti e verranno approfonditi i meccanismi di emissione e gli aspetti di natura astrofisica tramite libri di testo e articoli di letteratura. 

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale. Argomento a piacere iniziale e successiva verifica delle conoscenze acquisite nel campo strumentale e dei meccanismi di emissione, nonche' in astrofisica galattica ed extra-galattica delle alte energie. Al candidato viene richiesta capacita` di connettere in modo appropriato i vari argomenti sviluppati nel corso e, in particolar modo, di relazionare l'emissione di alta energia delle varie classi di sorgenti con i meccanismi di emissione che sono stati discussi all'inizio del corso. Viene anche richiesta capacita` di analisi critica di argomenti di assoluto rilievo dell'astrofisica moderna delle alte energie e di calcolare quantita' fisiche attraverso equazioni di fisica classica.

Strumenti a supporto della didattica

Presentazioni powerpoint (disponibili sulla pagina web personale) e lavagna.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Cristian Vignali