Astrofísica y Cosmología

Familiarizar al estudiante con la composición, estructura y escalas del Universo observable, dar a conocer las principales técnicas de medición en astrofísica, los principales tipos de estrellas y sus ecuaciones de equilibrio y de evolución, así como el modelo estándar en cosmología y las implicaciones de la expansión del Universo en distintos observables cosmológicos.

Resultados del aprendizaje

Conocer las principales variables de medida en Astrofísica y la Cosmología.
Comprender las ecuaciones de equilibrio y de evolución estelar.
Comprender los principales acontecimientos en la evolución del Universo y la capacidad de interpretación de las distintas observaciones cosmológicas que llevan al establecimiento del modelo cosmológico estándar actual.
Adquirir las técnicas de posicionamiento astronómicas.
Poseer un alto grado de comprensión teórica de los fenómenos físicos.
Saber realizar búsquedas bibliográficas en general.

Forma de la Tierra. Coordenadas terrestres. Esfera celeste. Puntos, direcciones y planos principales. Movimiento diurno de los astros. Movimiento orbital de la Tierra. Eclíptica. Sistemas de coordenadas celestes. Sistema solar. Mecánica Celeste.

El Universo: Composición y escalas. Teoría de la radiación: El cuerpo negro. El diagrama de Hertzsprung-Russel.

Ecuaciones de equilibrio estelar. El teorema del virial. Evolución estelar: escalas de tiempos. Masa y radio de Jeans. La secuencia principal y más allá de la secuencia principal: enanas blancas, gigantes rojas, estrellas de neutrones y agujeros negros.

Fundamentos de cosmología: Principio cosmológico. Ley de Hubble y expansión del universo. Principio de equivalencia, relatividad general y métrica Friedmann-Robertson-Walker. Ecuaciones de Friedmann y modelos de universo. Distancia de luminosidad y horizonte de partículas. Observaciones en cosmología: medidas de supernovas tipo Ia y expansión acelerada del universo. Big Bang y fondo cósmico de microondas. Historia térmica del universo. Inflación cósmica.

Se realizarán 4 prácticas de 1.5h cada una en el aula de informática dedicadas a los contenidos:
-Sistemas de coordenadas celestes. (2 prácticas)
-Problemas de mecánica celeste. (1 práctica)
-Bases de datos astronómicos y su utilización en diversos problemas. (1 práctica)

Astronomía:
A. ABAD, J.A. DOCOBO, A. ELIPE. Curso de Astronomía, Prensas Universitarias de Zaragoza, Ed.2017. Código Bibliográfico Facultade de Física (3-A90-75).
R.M. GREEN. Spherical Astronomy, Cambridge University Press, 1985. (3-A90-79)

Astrofísica:
B.W. CARROLL, D.A. OSTLIE. An Introduction to Modern Astrophysics. Addison Wesley Longman, 1996 (3-A90-22)
E. BATTANER. Introducción a la Astrofísica. Alianza Editorial. Ciencia y Tecnología. Alianza Editorial, 2002. (3-A90-74)
P.I. BAKULIN y otros. Curso de Astronomía General. Ed. Pueblo y Ciencia. (3-A90-77)
C. ILLIADIS. Nuclear Physics of Stars, Wiley-VCH, 2015. ( A20 284, disponible como recurso electrónico)

Cosmología:
B. RYDEN, Introduction to Cosmology (2nd ed.). Cambridge University Press, 2017. (A90-217)
J. CEPA, Cosmología Física, AKAL/Astronomía, 2023. (3-A90-103)
W.D. HEACOX, The Expanding Universe: A Primer on Relativistic Cosmology. Cambridge University Press 2015. ISBN: 978-1-107-11752-5
A. LIDDLE, Introduction to Modern Cosmology (3rd ed.), Wiley, 2015. (3-A90-40)

Recursos en la red:
Aula Virtual: incluirá material docente elaborado por el profesorado y enlaces a recursos online.

Libros electrónicos:
https://prelo.usc.es/

BÁSICAS Y GENERALES
CB1 - Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
CB3 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
CG1 - Poseer y comprender los conceptos, métodos y resultados más importantes de las distintas ramas de la Física, con perspectiva histórica de su desarrollo.
CG2 - Tener la capacidad de reunir e interpretar datos, información y resultados relevantes, obtener conclusiones y emitir informes razonados en problemas científicos, tecnológicos o de otros ámbitos que requieran el uso de conocimientos de la Física.
CG3 - Aplicar tanto los conocimientos teóricos-prácticos adquiridos como la capacidad de análisis y de abstracción en la definición y planteamiento de problemas y en la búsqueda de sus soluciones tanto en contextos académicos como profesionales.

TRANSVERSALES
CT1 - Adquirir capacidad de análisis y síntesis.
CT2 - Tener capacidad de organización y planificación.
CT5 - Desarrollar el razonamiento crítico.

ESPECÍFICAS
CE1 - Tener una buena comprensión de las teorías físicas más importantes, localizando en su estructura lógica y matemática, su soporte experimental y el fenómeno físico que puede ser descrito a través de ellos.
CE2 - Ser capaz de manejar claramente los órdenes de magnitud y realizar estimaciones adecuadas con el fin de desarrollar una clara percepción de situaciones que, aunque físicamente diferentes, muestren alguna analogía, permitiendo el uso de soluciones conocidas a nuevos problemas.
CE3 - Haberse familiarizado con los modelos experimentales más importantes, además ser capaces de realizar experimentos de forma independiente, así como describir, analizar y evaluar críticamente los datos experimentales.
CE4 - Ser capaz de comparar nuevos datos experimentales con modelos disponibles para revisar su validez y sugerir cambios que mejoren la concordancia de los modelos con los datos.
CE5 - Ser capaz de extraer lo esencial de un proceso o situación y establecer un modelo de trabajo del mismo, así como realizar las aproximaciones requeridas con el objeto de reducir el problema hasta un nivel manejable. Demostrará poseer pensamiento crítico para construir modelos físicos.
CE6 - Comprender y dominar el uso de los métodos matemáticos y numéricos más comúnmente utilizados en Física
CE7 - Ser capaz de utilizar herramientas informáticas y desarrollar programas de software
CE8 - Ser capaz de manejar, buscar y utilizar bibliografía, así como cualquier fuente de información relevante y aplicarla a trabajos de investigación y desarrollo técnico de proyectos

El curso consta de clases presenciales teóricas expositivas que se complementarán con boletines de problemas en clases presenciales interactivas de seminario, fomentando la participación de los estudiantes. Así mismo el curso consta de varias sesiones de clases interactivas de laboratorio (prácticas) que se realizarán en el aula de informática. Se propondrán pruebas, ejercicios y trabajos como parte de la evaluación continua.

Se activará un curso en la plataforma Moodle del Campus Virtual, al que se subirá información de interés para el alumnado así como material docente diverso.

El sistema de evaluación consta de dos partes complementarias:

(1) Evaluación continua. Supondrá el 30 % de la nota de cada una de las tres partes de la materia. Estará basada en la participación del estudiante en el aula y en la realización de prácticas, problemas y trabajos.

(2) Evaluación a través de un examen final escrito. En los escenarios 1 y 2 el examen será presencial. En el escenario 3 se realizará por medios telemáticos. Este examen constará de tres partes: Astronomía, Astrofísica y Cosmología.

CALIFICACIÓN FINAL DE LA MATERIA COMPLETA:

La calificación final del curso será el valor máximo entre las dos calificaciones siguientes:

(i) La suma de la notas ponderadas de los exámenes finales de Astronomía (30% del total), Astrofísica (35% del total) y Cosmología (35% del total).

(ii) La suma ponderada de las partes de Astronomía (30%), Astrofísica (35% del total) y Cosmología (35% del total) basada en la suma de la evaluación continua a lo largo del cuatrimestre (30% de la nota de cada parte) y la nota del examen final (70% de la nota de cada parte).

Para aprobar la materia, serán condiciones necesarias alcanzar al menos un 4 en cada una de las tres partes (Astronomía, Astrofísica y Cosmología) del examen final escrito.

Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo recogido en la “Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión de cualificacións”.

A los alumnos repetidores se les conservará la calificación de la evaluación continua.

Tiempo de clases expositivas: 24 horas.
Tiempo de clases de problemas y prácticas: 18 horas.
Tutorías: 3 horas
Tiempo adicional estimado de trabajo personal: alrededor de 67.5 horas.

Manejar con soltura conceptos de otras asignaturas, entre ellas mecánica cuántica, mecánica estadística, termodinámica y física nuclear y de partículas. Seguir la materia de manera constante, participando activamente en las clases tanto de teoría, como en los problemas y las prácticas. Poseer conocimientos informáticos básicos, en particular del programa Matlab y del lenguaje de programación Python.