UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN - FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, FÍSICAS Y NATURALES

DEPARTAMENTO DE GEOFÍSICA Y ASTRONOMÍA - CARRERA: LICENCIATURA EN ASTRONOMÍA

ASIGNATURA: ELEMENTOS DE ATMÓSFERAS ESTELARES - PROGRAMA GENERAL DE EXAMEN AÑO 2016

PROGRAMA GENERAL DE EXAMEN 2016

UNIDAD 1. Introducción al Estudio de las Atmósferas Estelares.

Conceptos fundamentales. Intensidad específica de la radiación. Intensidad media y densidad de energía. Flujo de radiación. Significado observacional. Propiedades fundamentales de un campo isótropo. Presión de radiación. La integral K. Equilibrio termodinámico local (LTE) y estado de no-equilibrio (NLTE).

UNIDAD 2. Interacción entre Materia y Radiación.

Coeficientes de absorción y de emisión. Ley de extinción. Concepto de profundidad óptica. La función fuente S. Función fuente para casos especiales: dispersión isotrópica pura (DIP), absorción pura y el caso general. Balance de energía en las distintas condiciones de equilibrio.

UNIDAD 3. Ecuación General de Transporte Radiativo (EGTR).

Derivación de la ecuación general de transporte radiativo. Modelo geométrico de una atmósfera estelar. Ecuación de transporte en coordenadas esféricas. Reducción del problema de esférico a plano. Condiciones de contorno: capa de espesor finito y atmósfera semi-infinita. Solución de la EGTR en casos particulares. Solución del caso general y aplicaciones a la capa finita y semi-infinita. Solución formal de la EGTR: forma integral básica. Solución para un punto interior arbitrario de una atmósfera. Las integrales exponenciales y sus propiedades. Expresión teórica del Flujo y la ecuación integral de Milne. Intensidad media de la radiación e integral K en función de las integrales exponenciales.

UNIDAD 4. Equilibrio Radiativo y Convección.

Condición general del Equilibrio Radiativo. Primera condición del Equilibrio Radiativo: la constancia del Flujo total. Relación entre el flujo total y la temperatura efectiva. Segunda condición de Equilibrio Radiativo: la ecuación de continuidad. Equilibrio radiativo y presión de radiación. Ecuaciones de Milne. Condición para el flujo convectivo: criterio clásico de Schwarzschild. Gradiente de temperatura y gradiente adiabático.

UNIDAD 5. Solución de una Atmósfera Gris en Equilibrio Radiativo.

Definición de Atmósfera Gris y la ecuación de transporte. Solución: la 1^era aproximación de Eddington. Cálculo de F, J, K, la función fuente y el gradiente de temperatura en ETL. Oscurecimiento del disco solar hacia el borde. Determinación empírica de intensidades en el disco solar. El oscurecimiento al borde con la longitud de onda. Aspecto cuantitativo. 2^da aproximación de Eddington y 2^da aproximación corregida. Relación entre temperatura superficial y efectiva. Método de las ordenadas discretas de Chandrasekhar. Fórmula de la cuadratura de Gauss y la ecuación característica. Función fuente integrada, función de Hopf y distribución de temperatura. Ablandamiento de la radiación para el caso de la atmósfera gris. Comparación entre una atmósfera gris y real (no gris) en Equilibrio Termodinámico Local. Solución aproximada de una atmósfera no gris. Coeficientes medios de absorción.

UNIDAD 6. Coeficientes de Absorción del Continuo.

El origen de la absorción continua: transiciones bound-free (bf), free-free (ff), dispersión electrónica y molecular. Las unidades. Coeficiente de absorción continua en función de los coeficientes de Einstein. Factor de emisión estimulada. Contribución del hidrógeno neutro H a la opacidad continua: transiciones bb y ff.. El ion negativo del H y del He. Scattering Rayleigh y scattering electrónico. Otras fuentes de opacidad. Coeficiente de absorción total.

UNIDAD 7. Modelos de Atmósfera.

Introducción. Ecuación de equilibrio hidrostático (EHH). Distribución de temperatura solar. Distribución de temperatura en una estrella distinta del Sol. Relación P_e – P_g – T (presión electrónica, presión del gas y temperatura). Construcción de un modelo numérico de atmósfera estelar. El programa ATLAS y aplicaciones de los modelos de atmósferas.

UNIDAD 8. El Coeficiente de Absorción de Línea.

Absorción atómica natural. Constante de amortiguamiento para ensanchamiento natural. Ensanchamiento por efectos de presión. La aproximación de impacto. Evaluación teórica de g_n. Ensanchamiento de las líneas del H. Ensanchamiento térmico. Coeficientes de absorción combinados. Coeficiente másico de absorción para líneas. Otros mecanismos de ensanchamiento.

UNIDAD 9. Medida y Comportamiento de las Líneas Espectrales.

Concepto de ancho equivalente. Perfil instrumental. Ecuación de transporte para líneas espectrales. La función fuente. Cálculo del perfil de una línea en Equilibrio Termodinámico Local. Dependencia del ancho equivalente con la temperatura, presión y la abundancia. Comparación entre teoría y la observación.

UNIDAD 10. La Composición Química de las Atmósferas Estelares.

Análisis químico. Curvas de crecimiento. Derivación de abundancias mediante el programa WIDTH. Espectros sintéticos: su cálculo y comparación de la teoría con la observación mediante la convolución de perfiles.

BIBLIOGRAFÍA GENERAL

1. Aller, L. H., 1967, ASTROPHYSICS: THE ATMOSPHERES OF THE SUN AND THE STARS, 2^nd Edition, The Ronald Press Co., New York.

2. Ambartsumian, V. A., 1966, THEORETICAL ASTROPHYSICS, Pergamon Press.

3. Chandrasekhar, S., 1950, RADIATIVE TRANSFER, Oxford Univ. Press

4. Gray, D. F., 1992, THE OBSERVATION AND ANALYSIS OF STELLAR PHOTOSPHERES, 2^nd Edition, Cambridge Univ. Press.

5. Mihalas, D., 1978, STELLAR ATMOSPHERES, 2^nd Edition, Freeman and Co.

6. Novotny, E., 1973, INTRODUCTION TO STELLAR ATMOSPHERES AND INTERIORS, 2^nd Edition, Oxford Univ. Press

7. Swihart, T. S., 1971, BASIC PHYSICS OF STELLAR ATMOSPHERES, Packart Publ. Co.

8. Clariá, J.J., Levato, H. O., 2007, EL ESPECTRO CONTINUO DE LAS ATMOSFERAS ESTELARES, Primera Edición, Editorial Comunicarte