Física (plan 2002) 2013-2

Optativas, Temas Selectos de Astrofísica I

Objetivo del curso: La astrofísica de altas energías se ocupa del estudio de objetos en condiciones físicas (de energías, temperaturas y densidades) extremas, como por ejemplo: supernovas, destellos de rayos gamma, rayos cósmicos, estrellas de neutrones, agujeros negros, etc. El objetivo de este curso es proveer al estudiante de los conocimientos básicos sobre estos fenómenos, con un enfoque en la comprensión de la física que los regula además que en los aspectos fenomenológicos.

Requisitos: Este curso es indicado para estudiantes de los últimos semestres de la carrera en física (indicativamente, de sexto en adelante).

Orario: Martes y Jueves de 2 a 3.30, Salón B301, Instituto de Ciencias Nucleares

Créditos: 6, 3 hr. por semana, 48 hr. en total

Profesor: Fabio De Colle, Oficina C304, Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM

Tel. 5622 4739 ext. 5116

email: fabio@nucleares.unam.mx

Evaluación del curso:

Tareas 20%

Exámenes (2) 60%

Proyecto (una presentación oral y reporte escrito) 20%

Examen Oral (optativo) 10%

PROGRAMA DEL CURSO:

1. INTRODUCCIÓN:

• Que es la física de altas energía?
• Escalas de energías y luminosidades
• Telescopios para el estudio de la astrofísica de altas energías

2. PROCESOS FÍSICOS BÁSICOS:

2.1 Relatividad especial: transformaciones de Lorentz; efectos de relatividad especial

2.2 Hidrodinámica

• Derivación de las ecuaciones de la hidrodinámica
• Teorema di Bernoulli
• Ecuaciones en forma conservativa
• Ondas de choques
• Soluciones autosimilares
• Derivación de las ecuaciones de la hidrodinámica relativista
• Ondas de choque en la hidrodinámica relativista
• Magnetohidrodinámica (MHD), reconección y ondas de choque MHD
• Aceleración de partículas no térmicas; rayos cósmicos

2.2 Procesos radiativos

• Transporte de radiación
• Emisión térmica
• Bremsstrahlung
• Radiación de sincrotrón
• Emision por efecto Compton inverso
• Efectos relativistas
• Creación y aniquilación de partículas

3. FENÓMENOS ASTROFÍSICOS DE ALTA ENERGÍA:

3.1 Flujos esféricos y asimétricos: acreción y explosiones

• Acreción de Bondi
• Luminosidad de Eddington
• Discos de acreción
• Acreción en sistemas binarios
• Generación de jets desde discos

3.2 Elementos de evolución estelar y estructura estelar

• Estructura estelar y ecuaciónes de estado
• Nucleosíntesis
• Presión de degeneración
• Estructura de enanas blancas y estrellas de neutrones

3.3 Supernovae

• Clasificación de supernovae
• Explosiones de tipo Ia ("termonucleares")
• Explosiones de estrellas masivas: colapso del núcleo, "shock breakout", curvas de luz, espectros y emisión en radio
• Remanentes de supernovas

3.4 Destellos da rayos gamma (GRBs)

• Observaciones de GRBs
• El modelo de fireball
• Propagación de jets y explosiones de supernovas
• Emisión de afterglow
• Acreción por fuerzas de marea de una estrella por un agujero negro

3.5 Electrodinámica de objectos compactos

• Estrellas de neutrones, pulsares y magnetares
• Magnetósfera de pulsares
• Núcleos galácticos activos
• Agujeros negros y movimientos superlumínicos

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA:

• Referencias básicas para cada sección serán entregadas durante el curso.

Entre los libros que se ocupan de la astrofísica de altas energías se encuentran los siguientes:

• "Introduction to High-energy Astrophysics" by S. Rosswog & M. Bruggen

• "Foundations of High-Energy Astrophysics" by M. Vietri

• "Theoretical Astrophysics. Vol. I: Astrophysical processes" by T. Padmanabhan

• "Theoretical Astrophysics. Vol. II: Stars and stellar systems" by T. Padmanabhan

• "High energy astrophysics" by M.S. Longair