Guía docente de Física Estelar (SG1/56/1/183)

La asignatura proporciona una visión sistemática de los procesos físicos que determinan la estructura y evolución de las estrellas. Se desarrollan las ecuaciones diferenciales fundamentales que gobiernan el equilibrio hidrostático, el transporte de energía (radiativo, conductivo y convectivo) y la evolución temporal de las propiedades estelares. Se abordan las fuentes de energía internas, la composición química y las reacciones nucleares responsables de la nucleosíntesis. Asimismo, se estudian las distintas etapas evolutivas de las estrellas, desde su formación hasta las fases finales, incluyendo los fenómenos específicos asociados a la evolución en sistemas binarios.

Se recomienda conocimientos generales de astrofísica, física nuclear, física estadística, termodinámica y física de fluidos.  

En el caso de utilizar herramientas de IA para el desarrollo de la asignatura, el estudiante debe adoptar un uso ético y responsable de las mismas. Se deben seguir las recomendaciones contenidas en el documento de "Recomendaciones para el uso de la inteligencia artificial en la UGR" publicado en esta ubicación https://ceprud.ugr.es/formacion-tic/inteligencia-artificial/recomendaciones-ia#contenido0

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.

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.

La componente Práctica de la asignatura consiste:

• Ejercicios (problemas) 
• Actividades teórico-prácticas.

- 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/   

- 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.

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/

E1: Evaluación de los resultados de las actividades propuestas por el profesor. Ponderación: 50%.

E2: Presentación oral de trabajos desarrollados de forma autónoma. Ponderación: 50%.

El artículo 19 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que los estudiantes que no hayan superado la asignatura en la convocatoria ordinaria dispondrán de una convocatoria extraordinaria. A ella podrán concurrir todos los estudiantes, con independencia de haber seguido o no un proceso de evaluación continua. De esta forma, el estudiante que no haya realizado la evaluación continua tendrá la posibilidad de obtener el 100% de la calificación mediante la realización de una prueba y/o trabajo.

En evaluación extraordinaria la calificación se hará de acuerdo al siguiente baremo: 

• E1: Realización de exámenes parciales o finales escritos u orales. Ponderación: 100%

El artículo 8 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que podrá acogerse a la evaluación única final el estudiante que no pueda cumplir con el método de evaluación continua por causas justificadas. Para acogerse a la evaluación única final, el estudiante, en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura o en las dos semanas siguientes a su matriculación si ésta se ha producido con posterioridad al inicio de las clases o por causa sobrevenidas, lo solicitará, a través del procedimiento electrónico, a la Coordinación del Máster, quien dará traslado al profesorado correspondiente, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua.

En evaluación única final la calificación se hará de acuerdo al siguiente baremo: 

• E1: Realización de exámenes parciales o finales escritos u orales. Ponderación: 100%

Información de interés para estudiantado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos(https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).