Guía docente de Física Estelar (M53/56/4/3)

Curso 2022/2023
Fecha de aprobación por la Comisión Académica 16/07/2022

Máster

Máster Universitario en Física y Matemáticas - Fisymat

Módulo

Módulo I: Astrofísica

Rama

Ciencias

Centro Responsable del título

International School for Postgraduate Studies

Semestre

Segundo

Créditos

6

Tipo

Optativa

Tipo de enseñanza

Presencial

Profesorado

  • Sebastiá Barceló Forteza
  • María Inmaculada Domínguez Aguilera
  • Antonio García Hernández

Tutorías

Sebastiá Barceló Forteza

Email
No hay tutorías asignadas para el curso académico.

María Inmaculada Domínguez Aguilera

Email
Anual
  • Miercoles 16:00 a 19:00 (Despacho 17)
  • Miércoles 16:00 a 19:00 (Despacho 17)
  • Viernes 11:00 a 14:00 (Despacho 17)

Antonio García Hernández

Email
  • Anual
    • Martes 11:00 a 12:00 (Despacho 16)
    • Miércoles 11:00 a 12:00 (Despacho 16)
    • Miercoles 11:00 a 12:00 (Despacho 16)
  • Primer semestre
    • Martes 12:00 a 13:00 (Despacho 16)
    • Miércoles 12:00 a 13:00 (Despacho 16)
    • Miercoles 12:00 a 13:00 (Despacho 16)

Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Máster)

Las ecuaciones diferenciales de la evolución estelar.

Transporte de energía por radiación y conducción.

Estabilidad y transporte de energía por convección.

Fuentes de energía.

Composición química y reacciones nucleares.

Fases de la evolución estelar.

Evolución en sistemas binarios.

Prerrequisitos y/o Recomendaciones

Se recomienda conocimientos generales de astrofísica, física nuclear, física estadística, termodinámica y física de fluidos.  

Competencias

Competencias Básicas

  • CB6. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
  • CB7. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
  • CB8. Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
  • CB9. Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
  • CB10. Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Resultados de aprendizaje (Objetivos)

El alumno comprenderá:

- los conceptos básicos de la física estelar y la astrofísica en general

- las ecuaciones, los diferentes procesos y los modelos numéricos que rigen la evolución y la estructura física de las estrellas

- las ecuaciones de estado de la materia en condiciones muy diversas

- los mecanismos de generación, transporte y pérdida de energía

- las reacciones nucleares relevantes y la síntesis de los elementos químicos

- las técnicas observacionales actuales,  interpretando los datos experimentales

- los límites que se derivan de las aproximaciones realizadas en los modelos teóricos, desarrollando la capacidad suficiente para realizar propuestas de mejora.

- los órdenes de magnitud y los tiempos característicos asociados a un determinado problema, desarrollando la capacidad de aplicarlos a situaciones físicamente diferentes que muestren analogías.

- el papel de las estrellas como componentes básicos de las galaxias y del Universo.

Programa de contenidos Teóricos y Prácticos

Teórico

Tema 1:  Estructura estelar

Introducción a la evolución estelar. Parámetros observacionales. Diagrama Hertzsprung-Russell. Principios de conservación de equilibrio Mecánico y Térmico. Ecuaciones de estructura estelar. Teorema del Virial. Ecuación de estado. Procesos adiabáticos. Polítropos.

Tema 2: Fuentes y transporte de energía

Transporte de energía: Radiación, convección y conducción. Opacidad. Luminosidad de Eddington. Reacciones termonucleares y ritmos de reacción. Principales cadenas y ciclos de combustión nuclear. Otros procesos nucleares de interés astrofísico. Relaciones homólogas y criterios de estabilidad.

Tema 3: Evolución estelar

Formación estelar y pre-secuencia principal. Límites de masa estelar: enanas marrones y planetas. Edad cero y secuencia principal. Estimación de edades de cúmulos estelares. Evolución en la rama de las gigantes: estrellas RGB y AGB.  Formación de enanas blancas. Estrellas masivas y supernovas de colapso gravitatorio.

Tema 4: Evolución estelar en sistemas binarios.

Supernovas termonucleares o SNIa. Aplicaciones cosmológicas de las SNIa. Binarias cataclísmicas. Novas. Erupciones de rayos X. Estrellas gigantes binarias y anomalías químicas.

Tema 5: Objetos compactos

Estructura y evolución de enanas blancas. Masa límite de Chandrasekhar. Estrellas de neutrones: estructura y evolución. Ecuación de estado: ecuación de Tolman-Volkov-Openheimer. Púlsares: diagrama P-Pdot y sistemas binarios. Agujeros negros: dinámica. Métrica de Schwarzschild y de Kerr. Ondas gravitacionales.

Tema 6: Pulsaciones estelares.

Astrosismología: relación periodo-luminosidad. Análisis de señal: prewhitening. Pulsaciones esféricas adiabáticas y no adiabáticas. Oscilaciones radiales y no radiales. Mecanismos de pulsación. Identificación modal: regímenes asintóticos. Pulsaciones en alta rotación.

Práctico

Realización de ejercicios.

Bibliografía

Bibliografía fundamental

- Stellar Structure and evolution, Pols, O. R.:  https://www.astro.ru.nl/~onnop/education/stev_utrecht_notes/

- An Introduction to Modern Stellar Astrophysics, Ostlie, D.A. & Carrol, B.W., Pearson.

- Lecture notes on Stellar Oscillations, Christensen-Dalsgaard, J.: http://astro.phys.au.dk/jcd/oscilnotes/

- Asteroseismology (Lecture Notes). Aerts, C.: http://www.spaceinn.eu/wp content/uploads/lecturenotes/astero2007.pdf

- Compact objects in Astrophysics, Camenzind, M.:  https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-540-49912-1/   

Bibliografía complementaria

- Lamers, H. J. G. L. M., Levesque, E. M.: Understanding stellar evolution. IOP Astronomy.

- Kippenhahn, R., Weigert, A., Weiss, A.: Stellar Structure and Evolution. Springer.

- Bisnovatyi-Kogan, G. S.: Stellar physics. Springer

- Clayton, D.D.: Principles of Stellar Evolution and Nucleosynthesis. University of Chicago Press.

- Gray, D.F.: The Observation and Analysis of Stellar Phothospheres. Cambridge University Press.

- José, J. Stellar Explosions and Nucleosynthesis, CRC Taylor and Francis.

- Glendening, N.K.: Compact Stars. Springer.

Enlaces recomendados

Artículos especializados en astrofísica:   NASA/ADS (harvard.edu)  

Sociedad Española de Astronomía:  Sociedad española de astronomía | (sea-astronomia.es)

Instituto de Astrofísica de Canarias:  http://www.iac.es/      

Instituto de Astrofísica de Andalucía: http://www.iaa.es/ 

Modelos de estrellas masivas: ORFEO  http://orfeo.iaps.inaf.it/ 

Modelos de estrellas de baja masa e intermedia: FRUITY  http://fruity.oa-teramo.inaf.it/

Montreal white dwarf data base: https://www.montrealwhitedwarfdatabase.org/ 

GEAS Project: http://astronomy.nmsu.edu/geas/labs/html/lab06.shtml

The 3D Nuclide Chart: https://people.physics.anu.edu.au/~ecs103/chart3d/

Metodología docente

Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final.)

Evaluación Ordinaria

E1: Valoración de las pruebas, ejercicios, prácticas o problemas realizados individualmente o en grupo a lo largo del curso. Min: 20%, Max: 20%

E2: Realización, exposición y defensa final de informes, trabajos, proyectos o memorias realizadas de forma individual o en grupo. Min: 50%, Max: 50%

E3: Realización de exámenes parciales o finales escritos. Min: 30%, Max: 30%

Evaluación Extraordinaria

E1: Valoración de las pruebas, ejercicios, prácticas o problemas realizados individualmente o en grupo a lo largo del curso. Min: 20%, Max: 20%

E2: Realización, exposición y defensa final de informes, trabajos, proyectos o memorias realizadas de forma individual o en grupo. Min: 50%, Max: 50%

E3: Realización de exámenes parciales o finales escritos. Min: 30%, Max: 30%

Evaluación única final

E1: Realización, exposición y defensa final de informes, trabajos, proyectos o memorias realizadas de forma individual o en grupo. Min: 50%, Max: 50%

E2: Realización de examen final escrito. Min: 50%, Max: 50%

Información adicional