COMPUTATIONAL ASTROPHYSICS

Il corso fornisce agli studenti una formazione di base nell’ambito dell’astrofisica computazionale, trattando i principi fondamentali dell’evoluzione gravitazionale dei fluidi, sia con che senza pressione, e del trasferimento radiativo.  Saranno presentati esempi tratti da ambiti di ricerca attuale, al fine di illustrare l’applicazione dei metodi discussi.  Il corso combina una solida preparazione teorica con esercitazioni pratiche, svolte mediante l’utilizzo di simulatori ampiamente diffusi.  Gli studenti analizzeranno dati simulati e apprenderanno le tecniche per confrontarli con osservazioni reali all’interno di un quadro statistico rigoroso.

I concetti principali sono esposti mediante lezioni frontali, che includono esempi applicativi.

Basi di fisica classica, relatività generale, processi radiativi, analisi di Fourier e conoscenze di base di programmazione in Python/C.

• Equazioni dei fluidi, comprese le equazioni di continuità, di Eulero e di Poisson, sia in un contesto classico che cosmologico

• Evoluzione lineare, inclusa la teoria delle perturbazioni euleriana e lagrangiana

• Evoluzione non lineare, trattata sia in modo analitico che numerico (simulazioni N-body, idrodinamiche e di trasferimento radiativo)

• Analisi dei dati di simulazione

• Confronto con le osservazioni, incluse tecniche di inferenza bayesiana

• Tecniche Monte Carlo

• Applicazioni del machine learning alle simulazioni

Il materiale didattico sarà reso disponibile durante le lezioni.

A ciascuno studente verrà assegnato un esercizio o un piccolo progetto di ricerca, i cui risultati costituiranno il punto di partenza per la discussione durante l’esame orale.  L’obiettivo è verificare il livello di comprensione dei concetti fondamentali, delle loro applicazioni e del collegamento con le osservazioni.