GUÍA DOCENTE DE ASIGNATURA 1. DATOS DE LA ASIGNATURA 1.1. Nombre ASTROFÍSICA / ASTROPHYSICS 1.2. Código 4998306 1.3.Plan 1999 1.4.Ciclo 2 1.5. Curso 1.6. Tipo Optativa 1.7. Cuatrimestre 1º 1.8. Créditos LRU 4.5 1.8.1. Teóricos 3 1.8.2. Prácticos 1.5 1.9. Créditos ECTS 1.9.1. Total de horas de trabajo del estudiante 1.10.Tipo de actividad I. ACTIVIDADES FORMATIVAS EN CLASE DE TEORÍA Y/O PRÁCTICA (Presenciales) II. ACTIVIDADES FORMATIVAS DIRIGIDAS ACADÉMICAMENTE (Presenciales y/o No presenciales) III. ACTIVIDADES FORMATIVAS REALIZADAS DE FORMA AUTÓNOMA POR EL ESTUDIANTE (No presencial) 1.11. Descriptores 1.12.Campos de estudio 1.10.1.Previsión de actividades y su estimación en horas de trabajo del estudiante a)enumeración y/o descripción de las actividades del estudiante b)horas Clases teóricas y de resolución de problemas 30 Clases prácticas (En aula e informatizadas) 8 Visita al Observatorio de Calar Alto 4 Tareas con docente Tareas autónomas Presentación de trabajos 2 Preparación de un trabajo para exposición pública 10 Astrometría. Clasificación estelar. Evolución estelar. Dinámica Galáctica. Relatividad y Cosmología / Astrometry, Star Classification, Stellar Structure and Evolution, Galaxy Dynamics, Relativity and Cosmology. 2. DATOS DE LA PROFESORA/PROFESOR 2.1. Nombre F. Javier Barbero Francisco 2.2. Departamento Física Aplicada 2.3. Área de conocimiento Física Aplicada 2.4. Despacho CITE II-A, 2.24 2.6. Horario de tutoría Consultar página web 2.6.1. 1 er Cuatrimestre 2.6.2. 2º Cuatrimestre 2.7. Teléfono 950 015307 2.8. E-Mail jbarbero@ual.es 2.10. Página Web personal www.ual.es/~jbarbero 2.9. Apoyo virtual WebCT Tutorización 1
3. ELEMENTOS DE INTERÉS DE LA ASIGNATURA 3.1. Por qué cursar la asignatura? La astrofísica es una ciencia multidisciplinar, experimental, básica y compleja, que intenta responder a algunas preguntas que el ser humano se ha hecho a lo largo del tiempo. Con esta asignatura se intenta conseguir: 1. Que el alumno conozca los conceptos básicos y las técnicas que se utilizan en la astrofísica. 2. Que sea capaz de entender y valorar los avances que se producen en ella, y los que se puedan producir en el futuro. 3. Mostrar los campos de aplicación de la matemática a los problemas que se plantea actualmente la astrofísica y ver la importancia de los modelos matemáticos en su desarrollo. 3.2. Conocimientos previos y recomendaciones para estudiantes que vayan a cursar la asignatura Conceptos de cinemática y dinámica. Leyes de Newton del movimiento y gravitación newtoniana. Energía cinética y potencial. Conceptos de teoría de la radiación. Conceptos de estructura atómica y nuclear de la materia. Conceptos de geometría diferencial 3.3. Prerrequisitos No existen 3.4. Idiomas y adaptaciones a los alumnos extranjeros Un porcentaje elevado de la información de la asignatura se encuentra, fundamentalmente, en inglés. 4. COMPETENCIAS 4.1. Competencias generales Capacidad de análisis y síntesis. Comunicación oral y escrita en lengua nativa. Resolución de problemas. Trabajo en equipo. Razonamiento crítico. Que el alumno comprenda la forma de trabajar de la astrofísica, y la forma en que se desarrolla su investigación. Que aplique sus conocimientos matemáticos a los problemas que se plantean en este campo. Que sea capaz de entender y juzgar, en forma personal, el significado de los hallazgos en este campo. Que pueda elaborar, individualmente o formando parte de un grupo, un aspecto concreto del temario y exponerlo públicamente. 4.2. Competencias específicas Competencias Específicas Conceptuales (Conocimiento Teórico): Comprender el significado de un espectro electromagnético. Comprender el significado del diagrama de Hertzprung- Russell y la teoría de evolución estelar. Estudiar las leyes de la radiación y el cuerpo negro. Conceptos básicos de fotometría y espectroscopia Fundamentos y tipos de telescopios. Fundamentos de la metodología de determinación de distancias a objetos astronómicos. Estudiar los fundamentos de reacciones nucleares. 2
Conocer los métodos de determinación de distancias en astrofísica. Comprender las bases de la teoría de la relatividad. Comprender el sistema jerárquico de las estructuras estelares Comprender el planteamiento de los modelos cosmológicos. Comprender la teoría estándar del Big-Bang. Plantear las ecuaciones del interior estelar y de la evolución estelar. Explicar el origen de la teoría de la relatividad y sus consecuencias para la astrofísica y la cosmología. Explicar el hallazgo y origen del fondo de microondas y el modelo del Big-Bang. Plantear los modelos relativistas de universo y sus consecuencias. Competencias Específicas Procedimentales (Conocimiento Práctico): En general, resolver problemas relacionados con el temario planteado, analizando e interpretando las soluciones. Saber trabajar con datos astronómicos. Utilizar herramientas de simulación de observaciones astronómicas. Saber extraer información sencilla del espectro electromagnético de un objeto. Saber determinar las características físicas básicas de una estrella y su distancia. Saber calcular la distancia a una galaxia. Saber calcular la distancia cosmológica a objetos lejanos. Aplicar la teoría al cálculo de casos sencillos y de dificultad progresiva. Trabajar con datos reales de observaciones para obtener resultados y conclusiones. Simular observaciones astrofísicas para conocer el funcionamiento de los procesos de trabajo. Competencias Específicas Actitudinales: Expresión rigurosa y clara. Capacidad de crítica. Pensamiento cuantitativo Explicar los puntos conflictivos de las observaciones astrofísicas, su interpretación y sus consecuencias. Participar en debates y disposición a elaborar y presentar trabajos públicamente. 3
5. CONTENIDOS TEÓRICOS: 1. Conceptos básicos. 1.1 Radiación electromagnética. Radiación del cuerpo negro. Ley de Planck. 1.2 Determinación geométrica de distancias. Paralaje trigonométrica 1.3 Telescopios. 1.4 Fotometría. Magnitud aparente y magnitud absoluta. 1.5 Espectroscopía. 2. Clasificaciones estelares. 2.1 Clasificación estelar. 2.2 Diagrama de Hertzprung-Russell. 3. Determinación de masas estelares. 3.1 Estrellas dobles. Tipos de sistemas binarios. 3.2 Determinación de masas a partir de la 3ª Ley de Kepler. 4. Introducción a la teoría de la relatividad 4.1 Relatividad Especial. El experimento de Michelson-Morley. Transformación de Lorentz. 4.2 Relatividad General. Principio de equivalencia. Ecuaciones de campo: solución de Schwarzschild. 5. Estructura estelar y evolución. 5.1 Reacciones nucleares. Nucleosíntesis. 5.2 Estructura estelar. Teorema de Vogt-Russell. 5.3 Evolución estelar. Trazas evolutivas. 5.4 Fases avanzadas de la evolución estelar. 6. La Vía Láctea. 6.1 Modelos de Herschel, Shapley y de Oort. Componentes. 7. Galaxias. 7.1 Clasificación de las galaxias. 7.2 Determinación de distancias. Ley de Hubble. 7.3 Galaxias activas. Cuásares. 7.4 Cúmulos de galaxias. Supercúmulos. Estructura a gran escala. 8. Introducción a la Cosmología. 8.1 El modelo de Big-Bang. Tests: el experimento COBE. 8.2 Modelos de universo. Universos de Lemaitre y de Friedmann. PRÁCTICOS: Simulación de observaciones (informática) y trabajos prácticos de reducción y análisis de datos. Las prácticas tendrán una duración de 2 horas cada una. 1. Determinación de la velocidad espacial de la estrella de Barnard 2. Determinación de la constante de Hubble (aula de informática). 3. Determinación de parámetros básicos de un cuásar. 4. Determinación de la distancia a la galaxia M100 por medio de estrellas cefeidas. Visita al Observatorio Hispano-Alemán de Calar Alto. Telescopio de 3.5 m y sala de observación. 4
6. METODOLOGÍA La docencia teórica se desarrolla en base a transparencias, presentaciones con ordenador, y pizarra. Los alumnos cuentan con una guía de clase que incluye copias de dichas transparencias, tablas, figuras y textos pertinentes. Los problemas se desarrollan simultáneamente con las sesiones de teoría. Existe una relación de problemas básicos que se encuentra en la página web del profesor. Las sesiones de prácticas, tanto las de reducción de observaciones, como las que se desarrollan en las salas de informática, se trabajan en grupos de dos personas. Los guiones de prácticas se encuentran disponibles en la página web del profesor. Los trabajos que se puedan proponer serán seguidos en sesiones de tutoría obligatoria. Serán presentados públicamente, en clase o en formato de poster. 7. SECUENCIACIÓN TEMPORAL DE ACTIVIDADES SEMANA CONTENIDOS TIPO DE ACTIVIDAD 1 Tema 1 Clase teórica y Problemas 2 HORAS (previsión) 2 Tema 1 Clase teórica y Problemas 2 3 Tema 1 Clase teórica y Problemas 3 4 Tema 2 / Visita Observatorio Clase teórica Visita OHACA 6 (2+4) 5 Tema 2 Clase teórica y Problemas 2 6 Tema 3 / Práctica 1 Clase teórica / Práctica 4 (2+2) 7 Tema 4 Clase teórica y Problemas 2 8 Tema 4 Clase teórica y problemas 2 9 Tema 5 Clase teórica y Problemas 2 10 Tema 5 Clase teórica y Problemas 2 11 Tema 6 Clase teórica 3 12 Tema 7 / Práctica 2 Clase teórica / Práctica 4 (2+2) 13 Tema 7 / Práctica 3 Clase teórica / Práctica 4 (2+2) 14 Tema 8 / Práctica 4 Clase teórica / Práctica 4 (2+2) 15 Presentación de trabajos Presentación 2 5
8. BIBLIOGRAFÍA DE LA ASIGNATURA 8.1. Lecturas obligatorias W. Kaufmann. Universe. Freemann and Co. 2003 M. Lachieze-Rey. Cosmology: A first course. Cambridge University Press. 1995 M. Alonso y V. Soler. Construyendo la relatividad. Equipo Sirius, 2002 E. Battaner. Introducción a la Astrofísica. Ciencia y Tecnología. Alianza Ed. 2001 E. Battaner y E. Florido. 100 problemas de astrofísica. Ciencia y Tecnología. Alianza Ed. 2001 E. Tipler. Física. vols 1 y 2. Ed Reverté. 2003. 8.2. Otras lecturas recomendadas R.M. Green. Spherical Astronomy. Cambridge University Press. 1985 J. Ruiz Morales. Astronomía contemporánea. Equipo Sirius, 2001 A. Unsold. The new cosmos. Springer - Verlag. Ed 1991 T.L. Swihart. Astrophysics and Stellar Astronomy. John Wiley and Sons. 1968 M. S. Longair. Our evolving Universe. Cambridge University Press. 1996. T. Fernández Castro. Historias del Universo. Ed ESPASA. 1997. Narlikar. J. Las siete maravillas del cosmos. Cambridge Univ. Press. 2000 8.3. Direcciones web Existe una gran cantidad de direcciones de base para el seguimiento del curso y de las actividades complementarias. Algunas de las más importantes se pueden encontrar en la página web del profesor 9. SISTEMA DE EVALUACIÓN 9.1. Aspectos y/o criterios Los problemas se trabajan simultáneamente con la teoría. Se solicita a los alumnos la resolución y entrega de algunos problemas seleccionados, con propósito de evaluación. Una parte del trabajo práctico se realiza en el aula, por medio de trabajos de reducción de observaciones astronómicas. Con ellos se pretende reproducir la elaboración de datos que tiene lugar tras las observaciones reales en un observatorio. Existen también prácticas de simulación de observaciones que se lleva a cabo en aulas de Informática. Ambos tipos de prácticas dan lugar a una evaluación personal. Los alumnos desarrollarán, individualmente o en parejas, algún aspecto colateral del temario, y lo expondrán posteriormente en un seminario al resto de los alumnos, o en formato de póster. Existirá un examen final en el que se podrá utilizar todo tipo de material que se desee. 9.2. Modalidades e instrumentos Examen teórico Informes de prácticas y relaciones de problemas. Exposición de trabajos (exposición oral pública o en poster) 9.3. Sistema de puntuación / calificación La calificación final de la asignatura se obtendrá como una evaluación conjunta de todas estas actividades: Calificación = 0.33* Prácticas + 0.33* Trabajo + 0.33 * Examen 6