Física (plan 2002) 2023-2

Optativas, Astrofísica Relativista

En caso de estar interesad@ en tomar el curso, contactar en:

astroxolotl@ciencias.unam.mx

Envíanos un mensaje desde tu correo institucional con el “subject”: interesad@ en Astrofísica Relativista, grupo 8287. Esto no te compromete a inscribirte al curso. Recuerda que son ustedes quienes deben inscribirse.

Si quieres comprender lo que se ve en las imágenes de las siguientes ligas...

https://www.eso.org/public/images/eso1907a/

https://eventhorizontelescope.org/blog/astronomers-image-magnetic-fields-edge-m87s-black-hole

https://www.nasa.gov/press-release/biden-revela-la-primera-imagen-del-telescopio-webb-de-la-nasa

https://webbtelescope.org/contents/media/images/2022/058/01GFRJFAYA0RRX765W8PJJPT2B

...has encontrado el curso correcto.

Primeras citas: martes 31 de enero y jueves 2 de febrero de 2023, a las 16:00 horas*.

Horario: martes y jueves de 16:00 a 17:30 horas

*L@s interesad@s en el curso, que ya se hayan inscrito o envíen un correo al e-mail de contacto, recibirán una invitación en sus correos institucionales para unirse al classroom del curso, para así atender a las sesiones de presentación del curso. Allí, podrán conectarse a las reuniones en Meet. Una vez concluido el período de inscripción, solamente se tomará en cuenta a l@s inscrit@s, pues no se aceptan oyentes.

El curso tendrá la modalidad virtual, conectándose desde el aula virtual en "Classroom", podrán acceder a las videoconferencias en “Google Meet”. Se intentará que las clases en línea sean lo más perecido posible a clases presenciales, con presentaciones por "diapositivas" (y dentro del horario establecido).

El modo de evaluación consiste en tareas semanales (promedio de las tareas = 90% de la calificación final) más apuntes de la clase (10% de la calificación final). Respecto a los apuntes, no se trata de un reporte, sino sólo mostrar imágenes de su cuaderno de apuntes y, no se pedirán en cada sesión, sólo de vez en cuando se pedirá una fotografía o un escaneo de las notas que vayan generando en la clase en que se pidan los apuntes.

No hay reposiciones ni trabajos finales. Las tareas deben ser resueltas a mano, a menos que se indique lo contrario. Se "entregan" el día que se indique, subiéndolas al aula virtual en classroom, escaneadas o fotografiadas, y de ser posible en formato pdf. Nosotros las devolvemos una semana después, calificadas y comentadas.

¡Que no caiga ese ánimo, jóvenxs! Somos UNAM, somos enseñar, somos aprender, somos aprendernos, somos apoyarnos…

Temario

Astrofísica Relativista

OBJETIVO

Proporcionar al estudiante una visión integral de la Teoría de la Relatividad aplicada al área de la Astrofísica. Dicha visión se plantea en el contexto de los hallazgos observacionales (como agujeros negros, movimientos super-lumínicos, lentes gravitatorias, expansión del universo, la detección de las ondas gravitatorias, etc.). A partir de estos, se identifican las interpretaciones físicas relevantes y se elabora una formalización de estas a nivel introductorio. La teoría y los modelos son comparadas con las observaciones a lo largo de todo el espectro electromagnético.

I. GENERALIDADES I – Astrofísica

1. El nacimiento de la Astrofísica.

2. Procesos de Dispersión de fotones (Thompson; Rayleigh; Compton; Compton-inverso).

3. “Caballitos de batalla” de la Astronomía: Módulo de distancia, Ecuación de Transporte Radiativo y Leyes de Kirchhoff.

4. Galaxias “normales” y Galaxias con Núcleo Activo.

5. Cúmulos de Galaxias.

6. Expansión del Universo y el principio cosmológico.

II. GENERALIDADES II – Relatividad

1.Relatividad especial

Principio de Relatividad, Contracción de Lorentz, Dilatación del tiempo, Transformadas de Lorentz.

2. Relatividad general

Relatividad y Gravitación, Principio de equivalencia, curvatura del espacio-tiempo, Ecuaciones de Einstein, Hoyos negros y colapso gravitacional.

III. Cuásares, Galaxias con Núcleo Activo y el nacimiento de la Astrofísica Relativista

1. El descubrimiento de los cuásares y la naturaleza de su corrimiento al rojo.

2. Cuásares y Galaxias con Núcleo Activo (AGNs).

3. Propiedades de cuásares y AGNs.

4. Modelo estándar para AGNs.

5. Líneas espectrales en AGNs: Bosque de Lyman-alfa; líneas anchas de absorción; sistemas de líneas de elementos pesados.

IV. Algunos procesos astrofísicos que requieren relatividad para su correcta interpretación

1. Agujeros Negros.

2. Lentes gravitatorias.

3. Movimientos super-lumínicos.

4. Efectos de intensificación luminosa.

5. Ondas gravitatorias.

V. Cosmología física, a.k.a. cosmología relativista

1. Gravitación y Cosmología.

2. Geometría del espacio-tiempo: ¿métrica o segmento de línea?

3. Dinámica de la expansión del Universo

4. AGNs de altos corrimientos al rojo y la evolución del Universo.

Bibliografía:

“An Introduction to General Relativity: SPACETIME and GEOMETRY”

Sean M. Carroll. Addison Wesley 2004.

“Einstein’s Theory of Relativity”

Max Born, Edición revisada preparada con la colaboración de Günter Leibfried y Walter Biem, Dover Publications, Inc., New York.

“Special Relativity”

P. French, The M.I.T. Introductory Physiscs Series, W. W. Norton & Company, New York.

“Fundamental Astronomy”

H. Karttunen, P. Kroger, et al. Springer-Verlag, 1996, 3era. Edición.

“Quasars and active galactic nuclei: an introduction”

Kembhavi, A. K.; Narlikar, J. V. Cambridge U Press, 1999, Physics Today, vol. 53.

“Astrophysics of Gaseous Nebulae and Active Galactic Nuclei” (2ª edición). Sausalito, CA: University Science Books. Osterbrock, Donald E.; Gary J. Ferland (2006).

“Cosmology and Astrophysics Through Problems”

T. Padmanabhan. Cambridge University Press, 1996.

“University Astronomy”

J.M. Pasachoff, M.L. Kutner, Philadelphia: Saunders, 1988, 3era. Edición.

“Temas selectos de astrofísica”

Manuel Peimbert, compilador. México, UNAM, 1984.

“Introduction to Cosmology”

Barbara Ryden, Addison Wesley, 2003.

“The Cosmic Microwave Background”

Ruth Durrer, Cambridge University Press, 2008.

“The Physical Universe. An introduction to Astronomy”

Frank H. Shu, University Science Books, Mill Valley, California, 1982.

“Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity”

Steven Weinberg. Ed. Wiley, 1972.

“Astronomy: The evolving Universe”

Michael Zeilik, Stephen Gregory et al., Forth Worth: Saunders College, 1992, 3era. Edición.

Además, las tesis realizadas en la Facultad de Ciencias en torno al tema de Cosmología. Por ejemplo, la primera tesis de Cosmología realizada en México:

- "Modelos de Inflación en Teorías Escalar-Tensorial Generalizadas de la Gravitación", 1994, Gabriella Piccinelli Bocchi, Facultad de Ciencias, División de Estudios de Posgrado