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2022/2023

Estrellas de Neutrones, Agujeros Negros y Ondas Gravitacionales

Código: 44084 Créditos ECTS: 6
Titulación Tipo Curso Semestre
4313861 Física de Altas Energias, Astrofísica y Cosmología/High Energy Physics, Astrophysics and Cosmology OT 0 2

Contacto

Nombre:
Daniele Vigano
Correo electrónico:
daniele.vigano@uab.cat

Uso de idiomas

Lengua vehicular mayoritaria:
inglés (eng)

Equipo docente

Miquel Nofrarias Serra
Cristina Manuel Hidalgo
Laura Tolos
Francesco Coti Zelati
Diego Blas Temiño
Vanessa Graber

Prerequisitos

Se requiere un conocimiento básico de Astronomía y Física. Es aconsejable, pero no necesario, haber seguido el curso de Técnicas Observacionales. El curso de Astrofísica de Altas Energías es complementario a éste en algunos temas.

Objetivos y contextualización

Estrellas de Neutrones y Agujeros Negros son los remanentes extremos de la explosión de estrellas muy masivas. Su estudio desafía aspectos fundamentales de física nuclear, física del plasma, relatividad general, y representan las fuentes de todas las ondas gravitacionales detectadas hasta ahora, cuando están en sistemas binarios y colisionan. El curso apunta a lo siguiente:

  • dar una visión amplia y básica de la población Galáctica conocida de Estrellas de Neutrones y Agujeros Negros, desde un punto de vista tanto observacional como teórico
  • dar una introducción autocontenida a la física de las Ondas Gravitacionales, explicando el estado actual de las detecciones de coalescencias de objetos compactos, y el comienzo de la llamada era de la astronomía de multi-mensajeros
  • proporcionar una visión interconectada de preguntas abiertas sobre objetos compactos, relacionadas con las incertezas de la física fundamental bajo condiciones extremas y con los sesgos observacionales que moldean la fenomenología

Competencias

  • Conocer las bases de temas seleccionados de carácter avanzado en la frontera de la física de altas energías, astrofísica y cosmología, y aplicarlos consistentemente.

Resultados de aprendizaje

  1. Entender los procesos físicos responsables para la emisión multi-banda de estrellas de neutrones de diferentes clases, y de los agujeros negros de varias masas.

Contenido

  • Introducción i resumen observacional de los objetos compactos en conexión con la astronomía de altas energías
  • Física de las Estrellas de Neutrones: ecuación de estado
  • Física de las Estrellas de Neutrones: propiedades de transporte
  • Física de las Estrellas de Neutrones: spin-down de los púlsares
  • Física de las Estrellas de Neutrones: emisión observada en distintos rangos de energía y mecanismos físicos asociados
  • Modelado de la población observada de las Estrellas de Neutrones aisladas: evolución a largo plazo de las propriedades térmicas y magnéticas
  • Elementos de Relatividad Especial y General, y de cálculo tensorial
  • Agujeros Negros: teoría básica
  • Resumen observacional de sistemas binarios brillante en rayos X, con Estrellas de Neutrones o Agujeros Negros
  • Ondas Gravitacionales: teoría básica y fuentes astrofísicas
  • Ondas Gravitacionales: approximación post-Newtoniana y estudio cuantitivo de fuentes de ondas gravitacionales
  • Ondas Gravitacionales: resumen observacional de los resultados obtenidos por Ligo y Virgo
  • Coalescencia de Estrellas de Neutrones Binarias y la nueva era de la astronomía de multi-mensajeros

Metodología

Clases de teoría, con pequeños ejercicios en clase. Asignación de tareas, basadas en el contenido visto en clase.

Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.

Actividades

Título Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Tipo: Dirigidas      
Clases 45 1,8 1
Tipo: Autónomas      
Estudio de los conceptos observacionales y teóricos 70 2,8 1

Evaluación

La evaluación estará compuesta por:

  • 50% la nota media de las distintas tareas asignadas durante el curso (indicativamente un ejercicio por cada docente)
  • 50% un examen final escrito, con distintas preguntas sobre los temas principales tratados. Se hará un examen de recuperación en caso de no llegar a la nota mínima del curso.

Actividades de evaluación

Título Peso Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Examen escrito (dos posibilidades) 50% 2 0,08 1
Tareas para cada parte del temario 50% 33 1,32 1

Bibliografía

S. L. Shapiro & S. A. Teukolsky “Black Holes, White Dwarfs, and Neutron Stars: The Physics of Compact Objects”, Wiley Ed., 1983
P. Haensel, A.Y. Potekhin & D.G. Yakovlev “Neutron Stars 1 - Equation of State and Structure”, Astrophysics and Space Sciences Library, Springer, 2006
The Physics and Astrophysics of Neutron Stars”, Astrophysics and Space Sciences Library, Springer, (Editors: L. Rezzolla, P. Pizzocchero, D. I. Jones, N. Rea, I. Vidaña), 2018
Astrophysical Black Holes”, Astrophysics and Space Sciences Library, Springer (Editors: Haardt, Gorini, Moschella, Treves, Colpi), 2016
S. Weinberg, "Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity", Wiley Ed., 1972
W. Misner, K. S. Thorne, J. A. Wheeler, "Gravitation", W. H. Freeman and Company, 1973
M. Shibata, "100 Years of General Relativity: Volume 1 - Numerical Relativity", World Scientific, 2015
Gravitational Wave Astrophysics”, Astrophysics and Space Sciences Library, Springer (Editor: Sopuerta), 2016

Software

Ninguno