69055 - DINAMICA DEL GAS NELLE GALASSIE

Scheda insegnamento

  • Docente Filippo Fraternali

  • 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 possiede una buona conoscenza della teoria della dinamica dei fluidi ideali e viscosi e delle sue applicazioni al mezzo interstellare nelle galassie. In particolare, è in grado di descrivere, nelle loro linee basi, i processi di formazione stellare ed il feedback stellare nel mezzo circostante. Lo studente è, inoltre, a conoscenza delle principali tecniche osservative (righe di emissione ottiche e radio) che permettono lo studio della cinematica del gas nelle galassie.

Programma/Contenuti

Questo corso tratta la dinamica del gas, nelle diverse fasi, in sistemi galattici ed in particolare in galassie a spirale.  

Argomenti:   
1. Il mezzo interstellare: composizione e distribuzione, fasi ed equilibri, cooling e heating, distribuzione maxwelliana.   
2. Dinamica dei fluidi ideali: equazioni di continuità e di Eulero, pressione, equazione di stato, equazione dell'energia, entropia, equazione del calore, velocità del suono; strato di gas in equilibrio idrostatico; onde d'urto: urti adiabatici, salto d'entropia, urti radiativi; convezione; instabilità idrodinamiche: Rayleigh-Taylor, Kelvin-Helmholtz, gravitazionale, rotazionale e termica.   
3. Fluidi non ideali e MHD: viscosità, tensore degli sforzi, equazione di Navier-Stokes, vorticita' in fluidi viscosi e non, equazione generale del calore, turbolenza, numero di Reynolds, flusso di Poiseuille, legge di Kolmogorov, turbolenza compressibile e sorgenti di turbolenza nel ISM; magnetoidrodinamica, plasma, equazione di Eulero con campo magnetico, congelamento del campo magnetico.
4. Formazione stellare: proprietà delle nubi molecolari, teoria di Jeans, sfera isoterma, equazione di Lane-Emden, massa di Bonnor-Ebert, stabilizzazione delle nubi da parte di: rotazione, campo magnetico e turbolenza, collasso delle nubi; teorema del viriale con il campo magnetico; collasso delle nubi: tempo di free-fall, collasso auto-similare, diffusione ambipolare.
5. Feedback da stelle massicce: evoluzione di un resto di supernova, soluzione di Sedov-Taylor, fasi tarde, budget energetico; evoluzione di una bolla da vento stellare, struttura interna della bolla, struttura ed evoluzione delle superbubbles nei dischi galattici, blowout; fontane e venti galattici.

Testi/Bibliografia

Principles of Astrophysical Fluid Dynamics, C. J. Clarke & R. F. Carswell, Cambridge University Press   

The Physics of Astrophysics II: Gas dynamics, F. H. Shu, University Science Books

The Formation of Stars, S. W. Stahler & F. Palla, Wiley-VCH

Physical Processes in the Interstellar Medium, L. Spitzer, Wiley-VCH

Metodi didattici

Lezioni frontali.

Una parte consistente delle lezioni è alla lavagna, soprattutto per quanto riguarda la parte teorica con derivazioni e calcoli. A fine lezione vengono spesso mostrate delle slides al proiettore su osservazioni astronomiche e applicazioni della teoria illustrata.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale, nel corso del quale viene messa a verifica la capacita' del/la candidato/a di esporre gli argomenti trattati nel corso, la comprensione degli stessi e le possibili connessioni tra essi. Uno studio critico e' decisamente da preferire ad uno mnemonico.

Solitamente l'esame consiste di tre domande, di cui la prima su un argomento a scelta dello/a studente/essa.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna e presentazioni powerpoint.

Link ad altre eventuali informazioni

http://www.filippofraternali.com/filippofraternali/Teaching/Teaching.html

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Filippo Fraternali