III.4     MATERIA INTERESTELAR

Materia Optativa-Básica (10 créditos)

OBJETIVO:El estudiante aprenderá la teoría básica sobre los procesos en el Medio Interestelar (MIE). Se familiarizará con las observaciones que han dado lugar a la idea actual de la estructura y de las propiedades del MIE. Adquirirá las herramientas para estudiar los distintos fenómenos del MIE.

  1. Introducción
    • Condiciones físicas de Medio Interestelar
    • Fases del Medio Interestelar
    • Halos de Galaxias
    • Medio Intergaláctico
    • Foresta de Lyman
    • Gas de Núcleos de Galaxias
    • Componentes de alta energía: rayos cósmicos, rayos gamma
  2. Polvo interestelar
    • Propiedades radiativas del polvo
    • Composición y propiedades físicas del polvo
    • Formación y destrucción de granos
    • Hidrocarbonos poliaromáticos
  3. Regiones H I
    • Estado de ionización
    • Calentamiento y enfriamiento
    • La línea de 21 cm
    • El polvo en las regiones H I
  4. Regiones fotoionizadas
    • Regiones H~II y nebulosas planetarias
    • Esfera de Strömgren
    • Estructura del frente de ionización
    • Radiación difusa
    • Aproximación "on the spot"
    • Estado de ionización de los elementos pesados
    • Balance de energía
  5. Espectro de Regiones H II y diagnósticos de plasma
    • Líneas útiles para determinaciones de densidad, temperatura y abundancias químicas
    • Corrección por extinción
    • Propiedades físicas a partir del espectro en radio
  6. Nubes moleculares
    • Estructura
    • Balance de energía
    • Líneas moleculares
    • Química de las nubes moleculares
    • Turbulencia y propiedades estadísticas de las nubes moleculares
    • Diagnósticos moleculares
  7. Nubes en equilibrio
    • Teorema del virial
    • Soluciones hidrostáticas
    • El efecto del campo magnético
  8. Dinámica del medio interestelar
    • Aplicabilidad de la mecánica de fluidos al medio interestelar
    • Ecuaciones de la dinámica de gases
    • Ondas de sonido
    • Teoría de Kolmogorov para turbulencia incompresible
    • Espectro de -5/3 y cascada de energía
    • Turbulencia astrofísica. Diferencias con la teoría de Kolmogorov:
      • forzamiento a escalas intermedias, compresibilidad
  9. Formación estelar
    • Criterio de Jeans
    • Colapso de una nube esférica
    • Acreción de una envolvente en rotación
  10. Ondas de choque
    • Condiciones de salto
    • Zonas de relajamiento
    • Choque isotérmico
    • Ecuaciones para la zona post-choque
    • Ecuaciones para la ionización
    • Enfriamiento radiativo (curva de enfriamiento) y por ionización colisional
    • Modelo mínimo: calentamiento y enfriamiento por ionización de hidrógeno
    • Efecto del campo magnético
  11. Fenómenos dinámicos y su efecto en el medio interestelar
    • Expansión de regiones H II: expansión inicial del frente de ionización, expansión dinámica, equilibrio final
    • Vientos estelares: isotérmico, presión de radiación
    • Burbujas de vientos estelares
    • Remanentes de supernova
    • Objetos Herbig-Haro y jets

PRERREQUISITOS

Estos prerrequisitos se estudian en las materias de Procesos Radiativos en la Astrofísica y Atmósferas Estelares. El estudiante los puede cubrir cursando simultáneamente dichas materias, en forma tutorial o en forma personal.

  1. Equilibrio termodinámico y estadístico
    • Distribución de Maxwell-Boltzmann
    • Ecuación de Saha
    • Ecuación de Boltzmann
    • Tiempo de relajamiento
    • Equilibrio de ionización
    • Equilibrio de excitación
  2. Transferencia radiativa
    • Ecuación de transporte: espesor óptico, función fuente
    • Ley de Kirchhoff
    • Emisión de líneas
    • Ensanchamiento  de líneas
    • Coeficientes de emisión y de absorción
  3. Plasmas
    • Cascada de recombinación
    • Líneas excitadas por colisiones
    • Átomo de 3 niveles

TEXTOS

  1. Spitzer, Jr. L., Physical Processes in the Interstellar Medium, 1978, John Wiley & Sons.
  2. Hollenbach, D. J. & Thronson, Jr. H. A. (eds), Interstellar Processes, 1987, D. Reidel Publishing Company.
  3. Osterbrock, D. E., Astrophysics of Gaseous Nebulae and Active Galactic Nuclei, 1989, University Science Books.
  4. Aller, L. H., Physics of Thermal Gaseous Nebulae (Physical Processes in Gaseous Nebulae), 1987, D. Reidel Publisihing Company.
  5. Shu, F. H., The Physics of Astrophysics, Vols. 1 y 2, 1991, University Science Books
  6. Dyson, J. E. & Williams, D. A., The Physics of the Interstellar Medium, 1980, Manchester University Press.