Guía docente de Cosmología y Galaxias (M44/56/3/26)

La Astrofísica y Cosmología actuales se fundamentan en el desarrollo de instrumentos astronómicos de vanguardia - que proporcionan observaciones con una gran precisión - y en modelos físicos y simulaciones numéricas con las que contrastar predicciones teóricas y observaciones. Pretendemos dar una visión global y moderna al alumno de la Astrofísica/Cosmología, desde el origen del universo, inflación y nucleosíntesis primordial, y formación de las primeras estrellas y estructuras que darán lugar a las futuras galaxias. Dentro de las galaxias, los procesos de formación estelar y el rol jugado por las estrellas en la evolución química del medio interestelar y las galaxias; haciendo especial énfasis en la estructura y formación de la Vía Láctea, y del Universo en su conjunto.

• El alumno sabrá/comprenderá:

• La dinámica del Universo en expansión. El origen del fondo cósmico de microondas. El espectro primordial de fluctuaciones. La dinámica inflacionaria.

• Qué es una galaxia. El concepto de Población estelar. La Vía Láctea como prototipo de galaxia espiral. Los principales hitos observacionales para la formación de las galaxias. Los principales problemas para ajustar la formación de la Vía Láctea al modelo cosmológico actual.

• El alumno será capaz de:

• Analizar la dinámica de la expansión dependiendo del contenido de materia-energía.

• Obtener las predicciones inflacionarias en modelos sencillos. Comparar las predicciones con las observaciones.

• Analizar la cinemática de diferentes poblaciones estelares y a usar modelos on-line de la Vía Láctea.

Parte I: Cosmología

Tema 1. El Universo en expansión:

Geometría del espacio-tiempo. Desplazamiento hacia el rojo cosmológico. Diagrama de Hubble. Distancias.

Tema 2. Modelos de Friedmann-Robertson-Walker y dinámica de la expansión: Ecuaciones de Einstein. Principio cosmológico y Ecuaciones de Friedmann. Tipos de expansión: universo dominado por materia, radiación y/o constante cosmológica.

Tema 3. Historia térmica del universo: Entropía. Distribuciones de equilibrio. Desacoplo de neutrinos. Introducción a la nucleosíntesis de elementos ligero. El origen de la asimetría materia-antimateria. Materia oscura y energía oscura.

Tema 4. La radiación de fondo de microondas: Equilibrio, recombinación y last scattering. El efecto Sachs-Wolfe. Los espectros de potencia de las anisotropías en la temperatura y la polarización del fondo de radiación. Obervaciones: COBE, WMAP y Planck.

Tema 5. El paradigma de la inflación cosmológica: Problemas de la expansión estándard cosmológica. Dinámica de un campo escalar homogéneo. Origen de las perturbaciones primordiales de densidad. Ondas gravitacionales primordiales. El recalentamiento del Universo.

Tema 6. Formación de estructura a gran escala: Teoría de perturbaciones lineales cosmológicas invariantes gauge. Evolución de las perturbaciones de densidad. Materia oscura fría/caliente. Observaciones.

Parte II: Galaxias

Tema 7. Galaxias: Subsistemas fundamentales. Clasificación Morfológica.

Tema 8. Galaxias: Medio Interestelar y Poblaciones Estelares. Principales variables físicas del problema.

Tema 9. La Vía Láctea: Estructura espacial y cinemática. Modelos númericos on-line.

Tema 10. La Vía Láctea: Análisis histórico de los modelos de formación. Principales ligaduras observacionales. Modelo actual.

Tema 11. La formación de las galaxias: La materia oscura fría. Esquema global. Principales problemas.

• “Modern Cosmology’”. S. Dodelson. Academic Press (2003).

• ”The Early Universe”. E.W. Kolb, M.S. Turner. Addison–Wesley (1990).

• ”Physical Foundations of Cosmology”. V. Mukhanov. Cambridge (2005).

• “Cosmology and astrophysics through problems”, T. Padmanabhan, Cambridge University Press, (1993).

• "Galactic Astronomy", James Binney & Michael Merryfield, Princenton University Press (1998).

• "Galactic Dynamics" Second Edition, James Binney & Scott Tremaine, Princeton University Press (2008).

• "Galactic Astronomy", Dimitri Mihalas, W. Freeman (1968).

• "The Formation of the Milky Way" Emilio J. Alfaro & Antonio J. Delgado, Cambridge University Press (2011).

• “Cosmological Inflation and Large Scale Structure”, A. Liddle y D. Lyth, Cambridge University Press (2000).

• “The cosmic microwave background”, R. Durrer, Cambridge University Press (2008)

http://arxiv.org/

http://map.gsfc.nasa.gov/

http://sci.esa.int/planck/

http://www.damtp.cam.ac.uk/research/gr/public/cos_home.html

http://stev.oapd.inaf.it/cgi-bin/trilegal

La EVALUACIÓN CONTINUA se realizará mediante

1- Entrega de las relaciones de ejercicios propuestos a los largo del curso, a través de la plataforma PRADO.

2- Realización y presentación de trabajos desarrollados de forma autónoma.

En EVALUACIÓN CONTINUA (Convocatoria ORDINARIA) la calificación final responderá al siguiente baremo:

• Relaciones de ejercicios propuestos: 60%

• Realización y presentación de trabajos: 40%

En EVALUACIÓN EXTRAORDINARIA la calificación final responderá al siguiente baremo:

• Entrega de una colección de ejercicios: 20%

• Examen de la materia impartida: 80%

El artículo 8 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que podrán 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, 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.

La evaluación consistirá en un Examen teórico-práctico, que supondrá el 100% de la nota.