Programma I. Introduzione al corso: argomenti, metodologie II. Introduzione storica 1. Storia dell'astrofisica delle alte energie 2. Strumentazione: strumenti collimati, strumenti ad immagine, risoluzione angolare, energetica e temporale. 3. L'astronomia X e gamma a confronto con l'astronomia nelle altre bande 4. Strumentazione e satelliti dal passato al futuro III. Fondamenti 1. Gas degenere di Fermi e massa critica 2. Stelle compatte e collassate: caratteristiche salienti di nane bianche, stelle di neutroni e buchi neri 3. Teoria dell'accrescimento: radiale e da disco, efficienza, temperature min e max, Luminosita’ di Eddington, meccanismi di trasferimento di massa in sistemi binari. IV. Sorgenti galattiche compatte di raggi X e gamma 1. Pulsar radio e gamma: Crab Nebula, dipole model, pulsar a millisecondo, evoluzione del campo magnetico. 2. Pulsatori a raggi X in accrescimento: soluzioni orbitali, campi magnetici, spin-up/down, geometria dell'emissione, raggi caratteristici (di accrescimento, magnetosferico, corotazione, cilindro luce) e loro ruolo. Transienti. 3. Binarie a raggi X di piccola massa: proprieta' e classificazioni, modulazioni orbitali, bursts, modello termonucleare, espansione fotosferica. 4. Pulsar a millisecondo in accrescimento e loro transizioni ad altri regimi. 5. Buchi neri in binarie a raggi X: proprieta' spettrali e temporali, jets e venti, transienti, correlazioni X-radio. 6. Soft gamma ray repeaters, pulsatori anomali e magnetars 7. Evoluzione e demografis V. Gravita’ in campo forte: 1. pulsar radio in sistemi binari di 2 stelle di neutroni; test di relativita’ generale 2. linee del Ferro K-alpha relativistiche e oscillazioni quasi-periodiche: diagnostici di gravita’ in campo forte e di massa e spin dei buchi neri. VI. Emissione di alta energia da resti di supernovae: cenni VII. Emissione di alta energia da Galassie vicine: 1. M31 e le Nubi di Magellano: confronto con la Galassia 2. Sorgenti Ultra-luminose VIII. Sorgenti astrofisiche di onde gravitazionali, 1. Binarie coalescenti e loro formazione, collasso gravitazionale, stelle di neutroni rapidamente rotanti e magnetars. 2. controparti elettromagnetiche e loro ricerca 3. sorgenti di bassa ferquenza (LISA e PTA) IX. Fast Radio Bursts: proprieta’ salienti e modelli. X. Gamma Ray Bursts 1. Introduzione. Osservazioni fondamentali, introduzione storica 2. Progenitori, connessioni con le SN e galassie ospiti 3. Spettri e curve di luce 4. Il problema della compattezza e la fireball relativistica 5. Internal shocks, external shocks e afterglow e motore centrale XI. Nuclei Galattici Attivi (AGN) 1. Intriduzione storica, osservazioni e concetti fondamentali 2. Il paradigma dell’accrescimento su un buco nero supermassivo 3. Tassonomia, le tante apparenze di un nucleo attivo 4. Schemi di unificazione per oggetti radio-loud 5. Il problema della compattezza, l’ipotesi del beaming relativistico 6. Moti superluminali 7. Schemi unificati per AGN radio quieti 8. Dischi, jet, venti, regioni con linee di emissione, atmosfere e tori di AGN 9. Motore centrale, accrescimento, spettri a raggi X e disco a due fasi XII. AGN demografia ed evoluzione 1. Conteggi di AGN, funzioni di luminosita’ e loro evoluzione 2. crescita dei buchi neri, Soltan argument 3. Funzioni di massa dei buchi neri, relazioni di scala verso le proprieta’ dei bulge XIII. Sorgenti di altissima energia

Testi Si consigliano le seguenti monografie introduttive: (1) S. Shapiro, S. Teukolsky - Black Hole, White Dwarfs and Neutron Stars - 1983 - Wiley \& Sons, NY-NY, USA (tecnico e dettagliato con introduzioni storiche; datata la parte osservativa) (2) P. Charles, F. Seward - Exploring the X-ray Universe - 1994 Cambridge Univ. Press 2010 Cambridge Univ. Press: seconda edizione aggiornata ed ampliata (introduzione di taglio osservativo) (3) M. Longair - High Energy Astrophysics 1994 Cambridge Univ. Press, Vol. 1-2 (con molte derivazioni analitiche) (4) W.H.G. Lewin, E.P.J. van den Heuvel - Accretion Driven Stellar X-ray Sources - 1983 Cambridge Univ. Press (contiene ottime rassegne, un po’ datate le osservazioni) (5) J. Frank, A.R. King, D.J. Raine - Accretion Power in Astrophysics 1994 Cambridge Univ. Press, 2002 per la terza edizione molto ampliata (monografia su fisica dell'accrescimento) (6) M. Vietri - - Foundations of High Energy Astrophysics 2008 University of Chicago press (Edizione Italiana Astrofisica delle Alte Energie, 2005 Boringhieri) (di taglio teorico, molto ben scritto) (7) W.H.G. Lewin, M. van der Klis - Compact Stellar X-ray Sources - 2006 Cambridge Univ. Press (contiene rassegne osservative relativamente recenti)