Galassie: Morfologia e parametri strutturali. Emissione elettromagnetica, popolazioni stellari e ISM. Relazioni di scala. Misure cinematiche, dinamica ed evoluzione. Effetti di ambiente. Evoluzione cosmologica.Nuclei galattici attivi: proprietà osservative e fisiche, misure di masse di SMBH, relazioni di scala, risoluzione del fondo X.Formazione di strutture cosmiche su grande scala: Teorema del viriale. Funzione di massa. Ammassi di galassie: Astronomia X. Test cosmologici. Fisica dell’ICM.
Capitoli tratti dai seguenti libri:Coles and Lucchin, “Cosmology” Shu, “The Physical Universe: An Introduction to Astronomy”, Univ Science BooksBinney and Tremaine, “Galactic dynamics”, Princeton University PressDopita and Sutherland, “Astrophysics of the diffuse universe”, Ed. SpringerArticoli forniti durante le lezioni
Obiettivi Formativi
Conoscenze acquisite:Fondamenti di astrofisica extragalattica e formazione delle strutture cosmiche.Conoscenza dei meccanismi fisici alla base delle principali misure fisiche di galassie, nuclei galattici attivi e strutture su grande scala.Fenomenologia di galassie e nuclei galattici attivi e interazione con l’ambiente circostante.Inquadramento storico del campo di ricerca e delle prospettive future dei principali argomenti di ricerca attivamente dibattuti dalla comunità scientifica.Competenze acquisite:Ruolo delle osservazioni in varie bande dello spettro elettromagnetico nella caratterizzazione delle galassie, nello studio della loro formazione e nella misura dei parametri cosmologici fondamentali.Utilizzo delle relazioni di scala per derivare informazioni sulla fisica delle galassie e sulla cosmologia.Comprensione ed analisi critica della letteratura specialistica.
Prerequisiti
Corsi base di fisica e astrofisica.
Metodi Didattici
Lezioni frontali
Altre Informazioni
Orario di Ricevimento studenti su appuntamento
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale sugli argomenti del corso e su un articolo a scelta fra quelli proposti alla fine del corso
Programma del corso
Galassie (Zibetti):Introduzione e morfologia visuale delle galassieParametri fotometrici fondamentali e morfologia quantitativa delle galassieSpettro di emissione elettromagnetica delle galassie: la componente di luce stellareSpettro di emissione elettromagnetica delle galassie: proprietà delle popolazioni stellari dalla luce in bande ottiche e NIRSpettro di emissione elettromagnetica delle galassie: misure di star formation rate e delle proprietà del mezzo interstellare ionizzatoIl mezzo interstellare delle galassie - Relazioni di scala e loro interpretazione in termini di evoluzione delle galassie (I parte)Semplici modelli di evoluzione chimica. Relazioni di scala e loro interpretazione in termini di evoluzione delle galassie (II parte)Nozioni fondamentali di misure cinematiche delle galassie. Dinamica delle galassie a disco.Cinematica e dinamica delle galassie "early-type".Discussione dell'articolo "Halpha3: an Halpha imaging survey of HI selected galaxies from ALFALFA-VI. The role of bars in quenching star formation from z = 3 to the present epoch". Processi dinamici di evoluzione delle galassie.Processi di evoluzione dinamica di galassie dovuti all'ambiente (gruppi/clusters). Proprietà fisiche e scenari evolutivi per galassie centrali e satelliti in gruppi e clustersProprietà fisiche e trasformazioni di galassie "late-type" nei cluster.Nuclei galattici attivi: proprietà osservative, fisiche, misure di masse di buchi neri supermassicci, relazioni di scala tra buchi neri e galassie ospite.Breve excursus sull'evoluzione cosmologica delle proprietà fisiche delle galassie e conclusione del corso.Strutture su grande scala (Tozzi):1) Dal Big Bang al mondo fisico. Evidenze osservative del Big Bang.Il paradosso di Olbers. La freccia del tempo. Il significato diapprossimazione in fisica.2) Formazione di strutture cosmiche: evoluzione lineare del campo diperturbazione di densita' con equazioni di continuita', Eulero ePoisson per un fluido singlo in un universo in espansione. Perche' leosservazioni della CMB rendono necessaria la materia oscura.Definizione di alone e teorema del viriale.3) Formazione di strutture cosmiche, seconda parte: il legame traevoluzione lineare e formazione di strutture ad alta densita': teoremadel viriale e collasso sferico "top-hat".4) Materia Oscura fredda e spettro di potenza. Clustering gerarchicoe funzione di massa di Press & Schechter.5) Dagli aloni di materia oscura alla formazione di galassie: funzionedi massa degli aloni progenitori; "merger tree". Materia barionica emateria oscura; crisi di "cooling" e possibili soluzioni; "feedback"da formazione stellare e attivita' nucleare.6) Problemi aperti nei modelli di formazione di galassie: modellisemianalitici di formazione di galassie: aspetti critici. Funzione dimassa iniziale, "feedback" stellare e nucleare, frizione dinamica.Transizione da galassia singola a sistemi di galassie (gruppi eammassi).7) Breve storia dell'astronomia nei raggi X e sua importanza perl'astrofisica extragalattica: immagini e spettroscopia; la scoperta diemissione X da parte di ammassi di galassie. Il cielo a raggi X.Struttura dei dati in banda X, immagini, spettroscopia, variazionitemporali.8) Ammassi di galassie: definizione e proprieta' osservative. Fisicadel Mezzo Intracluster: relazioni di scala e autosimilarita'; rotturadell'autosimilarita'; equilibrio idrostatico; massa dinamica daosservazioni X; materia oscura e profili di densita'.9) Test cosmologici con survey di ammassi di galassie: bande ottico,infrarosso, banda X, effetto Sunyaev-Zeldovich. Funzione diselezione. Ricostruzione della funzione di massa da osservabili. Testcosmologici con ammassi basati su funzione di massa e contenuto dimassa barionica.10) Fisica del Mezzo intracluster: sua interazone con la galassiacentrale; modello di flusso di raffreddamento isobarico; flusso diraffreddamento e "cool cores"; il problema dei flussi diraffreddamento; "feedback" nel mezzo Intracluster; evoluzione cosmicadei cool cores.11) Aspetti osservativi dei Nuclei Galattici Attivi (AGN).Fenomenologia degli AGN: scoperta e classificazione spettrale nellabanda ottica; radiogalassie, moti superluminali; modello diunificazione; motore centrale e produzione di energia negli AGN.12) Popolazioni di AGN nella banda X. Meccanismi di emissione nellabanda X; assorbimento intrinseco; righe di emissione relativistiche;ancora sui modelli di unificazione.13) Risoluzione del fondo X. Paradosso del fondo X. Storia diaccrescimento cosmica; argomento di Soltan; survey X profonde.14) Il futuro dell'astronomia X per ammassi di galassie: alcuniaspetti della ricerca recente; evoluzione chimica; stato dinamicodegli ammassi e sottostrutture; evidenze di materia oscura.