Guía docente de Física Estelar (M53/56/2/3)
Máster
Módulo
Rama
Centro Responsable del título
Semestre
Créditos
Tipo
Tipo de enseñanza
Profesorado
- Sebastiá Barceló Forteza
- Antonio García Hernández
- Juan Carlos Suárez Yanes
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.
Competencias Generales
- CG02. Capacidad de generar y desarrollar de forma independiente propuestas innovadoras y competitivas en la investigación y en la actividad profesional en el ámbito científico de la Física y Matemáticas
- CG03. Presentar públicamente los resultados de una investigación o un informe técnico, comunicar las conclusiones a un tribunal especializado, personas u organizaciones interesadas, y debatir con sus miembros cualquier aspecto relativo a los mismos
- CG04. Saber comunicarse con la comunidad académica y científica en su conjunto, con la empresa y con la sociedad en general acerca de la Física y/o Matemáticas y sus implicaciones académicas, productivas o sociales
Competencias Específicas
- CE01. Resolver problemas físicos y matemáticos, planificando su resolución en función de las herramientas disponibles y de las restricciones de tiempo y recursos
- CE02. Desarrollar la capacidad de decidir las técnicas adecuadas para resolver un problema concreto con especial énfasis en aquellos problemas asociados a la Modelización en Ciencias e Ingeniería, Astrofísica, Física, y Matemáticas
- CE03. Tener capacidad para elaborar y desarrollar razonamientos matemáticos avanzados, y profundizar en los distintos campos de las matemáticas
- CE04. Tener capacidad para elaborar y desarrollar razonamientos físicos avanzados, y profundizar en los distintos campos de la física y astrofísica
- CE05. Saber obtener e interpretar datos de carácter físico y/o matemático que puedan ser aplicados en otras ramas del conocimiento
- CE06. Demostrar la capacidad necesaria para realizar un análisis crítico, evaluación y síntesis de resultados e ideas nuevas y complejas en el campo de la astrofísica, física, matemáticas y biomatemáticas
- CE07. Capacidad para comprender y poder aplicar conocimientos avanzados de matemáticas y métodos numéricos o computacionales a problemas de biología, física y astrofísica, así como elaborar y desarrollar modelos matemáticos en ciencias, biología e ingeniería.
- CE08. Capacidad de modelar, interpretar y predecir a partir de observaciones experimentales y datos numéricos
Competencias Transversales
- CT03. Desarrollar el razonamiento crítico y la capacidad de crítica y autocrítica
- CT05. Capacidad de aprendizaje autónomo y responsabilidad (análisis, síntesis, iniciativa y trabajo en equipo
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
- MD01 Lección magistral
- MD04 Seminarios
- MD05 Tutorías académicas
- MD06 Realización de trabajos individuales o en grupos
- MD07 Análisis de fuentes y documentos
- MD08 Sesiones de discusión y debate
- MD09 Seguimiento del TFM
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%