SPACE PHYSICS

Il corso si propone di fornire allo studente lo stato dell’arte della ricerca osservativa, teorica e sperimentale relativa ad alcuni processi di interazione delle componenti gassosa e solida tra loro e con il campo di radiazione nel Mezzo Interstellare (ISM); particolare attenzione viene dedicata ai processi di formazione e di distruzione di alcune specie molecolari chiave che, favorendo il collasso gravitazionale, regolano il tasso di formazione delle stelle e di conseguenza determinano la struttura e la dinamica delle galassie. Particolare attenzione verrà anche dedicata alle simulazioni di laboratorio che, in anni recenti, hanno posto su sicure basi galileane tutto l'argomento.

Verranno, inoltre, descritti i principali effetti chimico-fisici del bombardamento di solidi d'interesse astrofisico da parte di ioni energetici keV-MeV, che simulano il bombardamento da parte dei raggi cosmici dei grani delle polveri interstellari, e verrà evidenziata la dipendenza di tali effetti dalla perdita di energia per unità di percorso delle particelle veloci nei solidi.

Verrà affrontata una dettagliata trattazione fluidodinamica della generazione e propagazione di onde d’urto nel Mezzo Interstellare, quale caso di studio nell’ambito della interazione tra stelle e ISM.

L'approccio che verrà utilizzato durante il corso sarà di tipo osservativo-teorico.

Lo svolgimento del corso avverrà tramite lezioni frontali.

Laurea Triennale in Fisica.

Di norma obbligatoria.

1 – Il mezzo interstellare

Evidenze osservative della presenza del mezzo interstellare – Distribuzione del mezzo interstellare nella Galassia - Struttura multifase del mezzo interstellare – Nubi dense e molecolari – Nubi diffuse – Mezzo internubi – Gas coronale – Processi di raffreddamento e di riscaldamento nelle nubi.

2 – Il gas interstellare

Evidenze osservative – Composizione – Componente atomica e componente molecolare – Le specie più importanti: H, H₂, H₂O, CO, CO₂ ecc. – Idrocarburi policiclici aromatici – Fullereni.

3 – Le polveri interstellari

Evidenze osservative della presenza di polveri interstellari – Abbondanza delle polveri – Composizione – Distribuzione in dimensioni dei grani interstellari – Morfologia – I mantelli ghiacciati sui grani - Importanza della presenza delle polveri – Siti di formazione dei grani interstellari.

4 – Formazione di molecole in fase gassosa

Classificazione delle reazioni in fase gassosa in base alle rate constants - Processi di dissociazione indotta da fotoni UV nel mezzo diffuso e da particelle energetiche in quello denso - Modellizzazioni numeriche dell'arricchimento chimico delle nubi.

5 - Interazione gas-polveri

Fisisorbimento e chemisorbimento - Mobilità delle specie adsorbite - Grani delle polveri come catalizzatori – Meccanismi della catalisi eterogenea - Tecniche sperimentali di investigazione delle reazioni catalizzate sulla superficie dei grani - Risultati principali.

6 – Interazione di particelle energetiche con i grani interstellari

Cenni sui raggi cosmici – Interazione di ioni veloci con i solidi – Tecniche sperimentali di investigazione dei processi chimico-fisici indotti dai raggi cosmici.

7 – Interazione tra stelle e mezzo interstellare

Sfere di Stroemgren – Generazione e propagazione di onde d’urto nel mezzo interstellare.

1. A.G.G.M. Tielens: The Physics and Chemistry of the Interstellar Medium, Cambridge Acad Press, Cambridge (2005)

2. D.C.B. Whittet: Dust in the Galactic Environment, 2nd ed., IOP, London (2002)

3. V. Pirronello, J. Krelowski, G. Manicò (eds): Solid State Astrochemistry, Kluwer, Dordrecht (2003)

4. M. Harwit: Astrophysical Consepts, 4th ed., Springer, New York (2006)

L'esame si svolge in forma orale

Tutti gli argomenti del corso sono oggetto di domanda d'esame