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Ementa detalhada do curso de Processos Radiativos

1. Parâmetros e conceitos básicos

1. Transferência radiativa (3 semanas)

1.1 conceitos: fluxo de energia,luminosidade, intensidade específica, intensidade média, fluxo em termos da intensidade específica, pressão de radiação, densidade de energia, momentos do campo de radiação

1.2 processos de absorção/espalhamento; coeficientes; função de fase, albedo

1.3 coeficiente de emissão

1.4 a equação de transferência; profundidade óptica, livre caminho médio, função fonte

1.5 solução formal da equação de transferência (sem espalhamento)

1.6 força de radiação

1.7 espalhamento; equação de transferência, função fonte

1.8 equação de espalhamento no caso geral

1.9 aproximações utilizadas para a solução da equação de transferência

1.10 radiação térmica: ET, ETL, distribuições em ET, radiação em ET, propriedades da função de Planck; lei de Stefan-Boltzmann, Lei de Kirchoff para emissão térmica, temperaturas características, desvios de ET

1.11 aplicações: atmosferas estelares cinza

2. Radiação polarizada (1 semana)

2.1 revisão das equações de Maxwell

2.2 ondas eletromagnéticas planas

2.3 espectro da radiação

2.4 polarização; parâmetros de Stokes

2.5 aplicações: jatos extragaláticos, restos de supernovas, pulsares, radiação cósmica de fundo em micro-ondas e envelopes estelares

3. Radiação de fontes com movimento relativístico (1 semana)

3.1 transformação de coordenadas; contração do espaço e dilatação do tempo

3.2 transformação de velocidades

3.3 transformação de ângulos; efeito de "beaming"

3.4 transformação da freqüência; efeito Doppler

3.5 transformação de campos elétrico e magnético produzidos por uma partícula carregada

3.6 potência; espectro

3.7 distribuição angular da potência emitida

4. Emissão de fontes dominadas por Bremsstrahlung (2 semanas)

4.1 introdução: partículas envolvidas

4.2 potência emitida por um elétron; aproximação para baixas e altas freqüências; forma geral

4.3 potência emitida por um conjunto de elétrons com uma dada velocidade

4.4 potência espectral e integrada na freqüência emitida por um conjunto de elétrons com distribuição térmica

4.5 absorção térmica de bremsstrahlung

4.6 aplicações: aglomerados de galáxias, regiões HII

5. Emissão de fontes dominadas por radiação sincrotrônica (2 semanas)

5.1 introdução: o que é a radiação síncrotron (componentes da velocidade, da aceleração, trajetória)

5.2 potência emitida por um elétron

5.3 potência emitida por uma distribuição isotrópica de velocidades dos elétrons

5.4 tempo de vida dos elétrons

5.5 distribuição espectral da radiação emitida por um elétron; caso não-relativístico, relativístico e ultra-relativístico

5.6 distribuição espectral da radiação emitida por uma distribuição de elétrons (monoenergéticos)

5.7 distribuição espectral da radiação para uma distribuição da energia dos elétrons em lei de potência

5.8 auto-absorção sincrotron

5.9 polarização da radiação sincrotron

5.10 aplicações: restos de supernova, jatos de núcleos ativos de galáxias

6. Emissão de fontes dominadas por espalhamento Compton inverso (2 sem.)

6.1 efeito Compton: caso geral, casos particulares; efeito Thomson, seção de choque

6.2 efeito Compton inverso; potência emitida

6.3 emissão integrada em freqüências: espalhamento por um elétron, por um conjunto de elétrons com dada distribuição

6.4 distribuição espectral: espalhamento por um elétron, por um conjunto de elétrons com dada distribuição de energia (caso de um fóton, caso de campo isotrópico com uma dada freqüência, caso de uma dada distribuição de energia do campo de fótons - radiação de corpo negro)

6.5 syncrotron x Compton; catástrofe Compton

6.6 comptoionização; equação de Kompaneets

6.7 efeito Sunyaev-Zeldovich em aglomerados de galáxias e núcleos ativos de galáxias

7. Efeitos de plasma sobre a transmissão de radiação (1 semana)

7.1 as equações de Maxwell no vácuo e num plasma; velocidade de grupo, freqüência de corte

7.2 rotação Faraday; medida de rotação

7.3 aplicações: tempo de chegada da radiação de pulsares e a rotação da polarização

8. Espectro com linhas em plasmas astrofísicos (3 semanas)

8.1 níveis atômicos:

- configuração de um átomo

- termos espectroscópicos, acoplamento LS, jj, ..., regras de Hund

8.2 transições radiativas:

- regras de seleção

- linhas de recombinação, fluorescência

- intensidade de uma linha

- mecanismos de alargamento de linhas

8.3 níveis moleculares:

- regiões do espectro

- cálculo simplificado da energia dos níveis para moléculas diatômicas

- configuração dos níveis de energia de uma molécula; regras de seleção

- aplicações: espectros de estrelas, nuvens moleculares, meio interestelar