Astrofisica

L’astronomia è essenzialmente rilevazione di dati a distanza: l’Universo ha impostato l’esperimento e noi osserviamo il suo svolgersi nel tempo.

L’astrofisica richiede quindi un approccio multidisciplinare che utilizza, ove necessario, conoscenze di fisica molecolare, atomica e nucleare, fisica dei plasmi, magneto-idrodinamica, teoria della gravitazione, meccanica statistica, materia condensata, sistemi complessi, trasferimento radiativo e fisica astroparticellare.

Dato che il cosmo è osservabile attraverso differenti tipi di rivelatori, gli studi osservativi richiedono analisi di immagine e spettroscopia di sorgenti luminose utilizzando telescopi a terra e da satellite per studiare la struttura, la variabilità e l’emissione. Vengono utilizzate osservazioni in lunghezze d’onda gamma (dal GeV al TeV), X, ultravioletto, ottico, infrarosso, radio, interferometri di onde gravitazionali, rivelatori di raggi cosmici e neutrini e misure da satellite in-situ dell’eliosfera e del mezzo interstellare locale.

Le principali attività di ricerca del Dipartimento di Fisica per i prossimi anni: Fisica dell’atmosfera di pianeti, formazione ed evoluzione di sistemi planetari, mezzo interstellare e formazione stellare, struttura ed evoluzione stellare, nucleosintesi ed evoluzione chimica galattica, idrodinamica radiativa, spettroscopia, spettro- interferometria e spettropolarimetria, metodi statistici in astrofisica, buchi neri, stelle di neutroni e teoria della gravitazione, evoluzione Galattica ed extragalattica, nuclei galattici attivi, storia delle scienze fisiche.

In maggior dettaglio, spostandosi dai sistemi più vicini ai più lontani:

• proprietà fisiche delle famiglie dinamiche di asteroidi collegate all’evoluzione dei corpi minori nel sistema Solare e oltre;

• processi di formazione di stelle e pianeti, dalla turbolenza della nube molecolare e le instabilità gravitazionali alla frammentazione e formazione di stelle e pianeti in ambienti complessi, evoluzione e dissipazione del disco protoplanetario da osservazioni multibanda ad alta risoluzione spettrale e angolare;

• modelli teorici di struttura ed evoluzione per stelle di massa piccola ed intermedia (dalla formazione allo stadio finale); studi sintetici di popolazioni stellari in ammasso e in campi galattici, determinazione precisa di età per studi di archeologia galattica. Elio ed asterosismologia per la determinazione delle proprietà solari e stellari;

• reazioni nucleari di interesse astrofisico; nucleosintesi cosmologica e stellare;

• studi teorici e osservativi multibanda dell’evoluzione di sistemi multipli e binari, includendo meccanismi di trasferimento di massa, dischi di accrescimento, venti e getti di materia;

• formazione di spettri applicata a venti stellari ed evoluzione di stelle massicce specialmente nelle ultime fasi prima del collasso del nucleo;

• spettroscopia multibanda e simulazioni multi-dimensionali di processi idrodinamici in esplosioni nucleari ed eiezione di massa in sistemi binari (stelle simbiotiche, novae classiche, binarie X di grande massa); oggetti collassati in sistemi binari, mergers stellari;

• fisica delle onde gravitazionali, stelle di neutroni e buchi neri. In particolare, studi delle proprietà fondamentali dello spazio-tempo e della materia nucleare e loro conseguenze osservative, con particolare attenzione a “ringdown” di buco nero e coalescenza di binarie compatte osservate da LIGO, VIRGO e Kagra;

• storia della formazione stellare e dell’arricchimento chimico in galassie e loro evoluzione, dalla formazione delle prime stelle a oggi, estendendo gli studi di formazione stellare sul maggior intervallo possibile spaziale e temporale. Connessione con l’origine delle popolazioni stellari;

• variabilità e struttura di nuclei galattici attivi e dinamica di ambienti ad alta densità stellare;

• sorgenti gamma ad altissima energia, principalmente utilizzando rivelatori X e gamma da satellite e telescopi Cherenkov a terra, in collaborazione con l’area di Fisica delle Interazioni Fondamentali;

• cosmografia con sirene e candele standard.

Siamo membri attivi in numerose collaborazioni internazionali: da terra (STEP@VST, SSH@LBT, Gaia-ESO, 4MOST, Virgo-LIGO, Einstein Telescope, MAGIC) e da satellite (GULP@HST, LEGUS@HST, JWST-FEAST, HTTP@HST, Plato, ESA/LUVIOR/Pollux, Fermi/LAT, LISA)

I laureati del Dipartimento di Fisica stanno facendo ricerca in varie parti del mondo: Francia (Marsiglia, Parigi, Nizza, Tolosa), Germania (Heidelberg, Wuerzburg, Tuebingen, Amburgo, Bonn, Jena), Taiwan, Olanda (Amsterdam, Utrecht), Svezia (Gotheborg, Stoccolma), Inghilterra (Birmingham, Oxford), USA (Baltimora), Danimarca (Copenaghen), e sono disponibili varie opportunità per trascorrere periodi di ricerca con i nostri collaboratori all’estero durante la Tesi Magistrale.

Ulteriori informazioni sono reperibili alle seguenti pagine web:

Astrophysics – Pisa Theory Group 

Astronomia&Astrofisica