Curso sobre Introducción a la Astrofísica
Staff de Profesores
Prof. de Física Daniel Mendicini (Argentina)
Prof. de Astronomía Rafael Girola (Argentina)
Miembros de la Sección Astrofísica de la LIADA
Físico. Magíster en Astronomía Pedro Ignacio Deaza Rincón (Colombia)
Miembro del Comité Científico de la LIADA
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Introducción
La astrofísica estudia, analiza e interpreta, la fenomenología y los eventos, que se derivan de la evolución y actividad de los objetos que colectivamente constituyen el universo utilizando los conceptos y el formalismo matemático de las grandes teorías de la física. Los objetos, o, en otras palabras, los sistemas físicos de la astrofísica, son el medio interestelar, el medio intergaláctico, asteroides, cometas, lunas, planetas, estrellas, nebulosas, nubes de plasma, enanas blancas, estrellas de neutrón, agujeros negros, cuasares, galaxias. También estudia ingredientes del universo cuya hipotética existencia se supone a partir del estudio físico de los efectos que causa sobre los constituyentes observados electromagnéticamente con la instrumentación astrofísica. Estos ingredientes se denominan: Materia Oscura y Energía Oscura.
Con el desarrollo de la astrofísica han surgido otras especialidades como la instrumentación astrofísica, que se alimenta de la astrofísica, la física y la tecnología aeroespacial y que a la vez, retro alimenta a las áreas de las cuales se nutre. La astrofísica computacional, que hace uso de grandes arreglos de computadores y lenguajes de programación, para modelar teóricamente los objetos de la astrofísica y confrontar con las observaciones dichos modelos. Para analizar los grandes conjuntos de datos y derivar las ecuaciones y conceptos con las que se construyen las leyes locales o globales que gobiernan la conducta y evolución de los objetos astrofísicos.
Objetivos generales
Estudiar, analizar e interpretar a un nivel básico y elemental los conceptos y resultados matemáticos de la astrofísica fundamental.
Objetivos específicos
Presentar una definición de la astrofísica que permita contextualizar el curso, delimitarlo, identificar los objetos de estudio y el propósito.
Reseñar los conceptos fundamentales de las grandes teorías de la física y discutir el futuro de la física y su relación con la astrofísica.
Informar sobre el panorama actual de la instrumentación astronómica y astrofísica y el rango del espectro electromagnético en el que opera cada conjunto de instrumentos.
Enfatizar e introducir a las herramientas computacionales usuales en astrofísica.
Estudiar el modelo básico de formación estelar.
Estudiar el panorama básico de la estructura estelar.
Estudiar y analizar los conceptos de fotometría estelar y su relación con los conceptos de luminosidad estelar y temperatura superficial de las estrellas.
Analizar e interpretar el Diagrama Hertzsprung – Russell.
Facilitar un primer acercamiento a la física de los objetos compactos.
Definir y establecer los diversos tipos de galaxias, su importancia en el estudio de la cosmología.
Establecer diferencias entre galaxias normales y galaxias activas.
Discutir las observaciones a gran escala y el modelo básico del universo.
Contenidos
1. Introducción
De la astronomía a la astrofísica.
Los objetos de estudio de la astrofísica y sus propósitos.
Las escalas del universo.
Radiación electromagnética y espectro electromagnético.
La materia que radia electromagnéticamente.
La materia oscura.
La energía oscura.
El porcentaje del universo que observamos.
Las limitaciones de nuestras observaciones.
2. La física para hacer astrofísica
La teoría clásica del campo gravitacional.
La teoría de clásica del campo electromagnético.
La teoría de la mecánica cuántica.
La teoría de la relatividad general.
Estamos en la época de la construcción de un nuevo paradigma ?
3. Las herramientas de la astrofísica
Los telescopios ópticos.
Los radiotelescopios.
Los telescopios de microondas e infrarrojo.
Los telescopios de ultravioleta.
Los telescopios de rayos X.
Los telescopios de rayos gama.
Los telescopios de partículas.
Los telescopios espaciales.
Los ordenadores, los superordenadores.
Los lenguajes de programación, paquetes y herramientas de procesamiento.
Infaliblemente LINUX.
4. Los procesos de formación estelar
El medio interestelar.
Formación de protoestrellas.
Fragmentación.
5. Estructura estelar
Equilibrio hidrostático.
La ecuación de estado y presión en las estrellas.
Fuentes de energía estelar.
Modelos estelares.
6. El Diagrama Hertzsprung-Russell
Magnitudes estelares.
El índice de color.
Magnitudes absolutas.
Extinción interestelar.
Exceso de color.
Distancias a las estrellas.
Clasificación espectroscópica de las estrellas.
Temperaturas superficiales y radios de las estrellas.
Diagrama Hertzsprung – Russell.
Masa de las estrellas.
Relación masa – luminosidad.
Edad de las estrellas.
Edad de los cúmulos estelares.
7. Los objetos compactos
Enanas Blancas.
Presión y temperatura de las enanas blancas.
El limite de Chandrasekhar.
Estrellas de neutrones.
El limite Oppenheimer – Volkoff.
Los pulsares.
Agujeros negros.
Radio de Schwarzschild.
Horizonte eventual.
El teorema de Hawking.
8. Las galaxias y el Universo
Formación de galaxias.
La secuencia de Hubble.
Galaxias elípticas.
Galaxias espirales y espirales barradas.
Galaxias irregulares.
La vía Láctea.
La expansión del universo.
La edad del universo.
Galaxias normales.
Galaxias activas.
Radiación de fondo de micro ondas.
La temperatura de la radiación de fondo de micro ondas.
Metodología
Lectura y análisis de lecciones básicas.
Observación de presentaciones.
Observación de vídeos.
Realización de tareas usando la red de internet.
Realización de talleres usando datos.
Lecturas, consultas y actividades en la red de internet.
Recursos
Lecciones escritas.
Talleres y guías de actividad.
Presentaciones en pdf y ppt.
Vídeos.
Calculadores ON LINE.
Guías de uso libre disponibles en la red.
Datos, imágenes y espectros liberados en la red.
Telescopios roboticos de libre uso.
Computadora personal.
Bibliografía
Battaner E. Fluidos Cósmicos. Labor Universitaria, Madrid, 1990.
Bradley W. Carroll, Dale A. Ostlie. An Introduction to Modern Astrophysics. Addison Wesley, New York, 1996.
H. Karttunen, P. Kroger, H. Oja, M. Poutanen, K. J. Donner. Fundamental Astronomy. Springer – Verlag, Berlin, 2000.
Weinberg Steven. Los Tres Primeros Minutos del Universo. Alianza Universidad, Madrid, 1990.