Espectropolarimetría en Astrofísica
(Curso Académico 2024 - 2025)

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• CE1 - Comprender los esquemas conceptuales básicos de la Astrofísica
• CE6 - Comprender la estructura de la materia siendo capaz de solucionar problemas relacionados con la interacción entre la materia y la radiación en diferentes rangos de energía
• CE7 - Saber encontrar por sí mismos soluciones a problemas astrofísicos concretos utilizando bibliografía específica con una mínima supervisión. Saber desenvolverse de forma independiente en un proyecto de investigación novedoso
• CE9 - Comprender la instrumentación utilizada para observar el Universo en los diferentes rangos de frecuencia
• CE10 - Utilizar la instrumentación científica actual (tanto la basada en Tierra como en el Espacio) y conocer sus tecnologías innovadoras.

• CG1 - Conocer las técnicas matemáticas y numéricas avanzadas que permitan la aplicación de la Física y de la Astrofísica a la solución de problemas complejos mediante modelos sencillos
• CG2 - Comprender las tecnologías asociadas a la observación en Astrofísica y al diseño de instrumentación
• CG4 - Evaluar los órdenes de magnitud y desarrollar una clara percepción de situaciones físicamente diferentes que muestren analogías permitiendo el uso, a nuevos problemas, de sinergias y de soluciones conocidas

• CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación
• CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios
• CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios
• CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo

• CX3 - Comprender el origen de la radiación polarizada y los métodos para obtener información cobre campos magnéticos en el Cosmos

- Profesor: Dr. José Alberto Rubiño Martín

- Temas:

1. INTRODUCCIÓN. Observación de luz polarizada en astrofísica. Ejemplos: Sol, estrellas, Vía Láctea, otras galaxias, fondo cósmico de microondas. Revisión de las ecuaciones de Maxwell. Descripción de la luz polarizada. Parámetros de Stokes.

2. ESPECTROPOLARÍMETROS: Prototipo de polarímetro. Retardadores y polarizadores. Matrices de Jones. Matrices de Mueller. Ejemplos de dispositivos en el óptico y en radio. Descripción de errores sistemáticos en dispositivos reales.

3. POLARIZACIÓN EN EL CONTINUO: Ecuaciones de Fresnel: Reflexión y refracción. Cargas aceleradas. Bremsstrahlung. Polarización por scattering Rayleigh, Thomson. Radiación ciclotrón y sincrotrón. Efectos de propagación (rotación de Faraday). Otros efectos de interés astrofísico: ejemplos y aplicaciones.

- Profesor: Dr. Tanausú del Pino Alemán

- Temas:

4. POLARIZACIÓN EN LÍNEAS ATÓMICAS: Modelo cuántico de una transición atómica. Reglas de selección. Emisión Zeeman. Límites de campo fuerte y campo débil. Polarización atómica. Scattering en líneas atómicas. Ecuaciones de equilibrio estadístico. Efecto Hanle. Caso microturbulento. Aplicaciones al magnetismo solar y estelar.

5. TRANSPORTE DE LUZ POLARIZADA EN ATMÓSFERAS ESTELARES: Estructura de la ecuación de transporte radiativo para luz polarizada. Acoplamiento con las ecuaciones de equilibrio estadístico. Casos particulares y solución de las ecuaciones acopladas. Métodos de inversión y ejemplos. 

- Profesora: María Jesús Martínez González

- Temas:

6. INFERENCIA DE CAMPOS MAGNÉTICOS MEDIANTE ESPECTROPOLARIMETRÍA (PARTE PRÁCTICA). Inferencia de campos magnéticos estelares mediante el efecto Zeeman. Inferencia del magnetismo más débil del Sol mediante el efecto Hanle. 

La bibliografía (libros y artículos científicos) que se propone para lectura al alumnado están escritos en inglés.

En las clases teóricas el profesorado expone los contenidos de los temas y propone problemas aclaratorios. Además, propone algunos trabajos sencillos para que el alumnado los realice de forma autónoma. En la modalidad de evaluación continua se proponen dos entregables, que corresponden a una lista de problemas asociados a los temas correspondientes y al trabajo desarrollado en la parte práctica.

Actividades formativas	Horas presenciales	Horas de trabajo autónomo	Total horas	Relación con competencias
Clases teóricas	22,00	0,00	22,0	[CB10], [CG1], [CB6], [CG2], [CE1], [CB8], [CB7], [CE10], [CE7], [CE9], [CE6], [CG4], [CX3]
Clases prácticas (aula/ laboratorio/centro de calculo/observatorio)	8,00	0,00	8,0	[CG1], [CG2], [CE1], [CB7], [CE10], [CE7], [CE9], [CE6], [CG4], [CX3]
Realización de trabajos (individual/grupal)	0,00	12,00	12,0	[CB10], [CG1], [CB6], [CG2], [CE1], [CB8], [CB7], [CE10], [CE7], [CE9], [CE6], [CG4], [CX3]
Estudio/preparación de Clases	0,00	33,00	33,0	[CB10], [CG1], [CB6], [CG2], [CE1], [CB8], [CB7], [CE10], [CE7], [CE9], [CE6], [CG4], [CX3]
Total horas
Total ECTS

* “Astrophysical Spectropolarimetry" J. Trujillo Bueno, F. Moreno Insertis & F. Sánchez, CU Press, 2001
 

* “Radiative Processes in Astrophysics”, G.B. Rybicki & A.P. Lightman, Wiley-VCH, 2004

* "Polarization in Spectral Lines". E. Landi Degl'innocenti & M. Landolfi, University of Firenze, Italy; Arcetri Observatory, Firenze, Italy. ASTROPHYSICS AND SPACE LIBERARY Volume 307 Kluwer Academic Publishers, Dordrecht. 2004.

"Introduction to Spectropolarimetry". J.C. del Toro Iniesta. Cambridge University Press. 2003.

“Solar Observations: Techniques and interpretation”, F. Sánchez, M. Collados and M. Vázquez, CU Press, 1992

Artículos especializados suministrados durante las lecciones.

Para la primera convocatoria, las modalidades de evaluación son:
A) Modalidad de evaluación continua (obligatoria en la primera convocatoria salvo para el alumnado que opte por la evaluación única comunicándolo al profesor coordinador de la asignatura a través del procedimiento habilitado en el aula virtual en el plazo de un mes a partir del inicio del cuatrimestre).

• Semana 5. Entregable. 20% de nota final. Es necesario obtener al menos un 4.0 en este entregable para hacer media.
• Semana 9. Entregable. 30% de nota final. Es necesario obtener al menos un 4.0 en este entregable para hacer media.
• Examen - prueba objetiva (primera convocatoria oficial). 50% de la nota final. Es necesario obtener al menos un 4.0 en este examen para hacer media con los otros dos entregables.

Los requisitos minimos para superar la asignatura son haber obtenido una nota de, al menos, 4 en cada uno de los distintos apartados de la evaluacion (entregables  y examen). En el caso de no haber llegado a un minimo de 4 en cada parte de la evaluacion, la asignatura se considerará NO superada, y la calificación que se recogerá en el acta será la correspondiente a la nota mas baja obtenida en dichos apartados (entregables o examen).

B) Modalidad de evaluación única.

• Examen - prueba objetiva (primera convocatoria oficial). 100% de la nota final.

En la segunda convocatoria, la modalidad de evaluación será continua.
 

Tipo de prueba	Competencias	Criterios	Ponderación
Pruebas objetivas	[CB10], [CG1], [CB6], [CG2], [CE1], [CB8], [CB7], [CE10], [CE7], [CE9], [CE6], [CG4], [CX3]	Estas pruebas se concretan en un examen al final de la asignatura que contiene parte de teoría y un problema a desarrollar. La parte de teoría puede contener tanto preguntas de desarrollo como preguntas de respuesta corta.	50,00 %
Trabajos y proyectos	[CB10], [CG1], [CB6], [CG2], [CE1], [CB8], [CB7], [CE10], [CE7], [CE9], [CE6], [CG4], [CX3]	En evaluacion continua, dos entregables asociados a problemas del temario visto en clase (supone el 20% de la nota) y el resultado del trabajo en clase de la parte práctica (30% de la nota).	50,00 %

1.  INTRODUCCIÓN. Observación de luz polarizada en astrofísica. Ejemplos: Sol, estrellas, Vía Láctea, otras galaxias, fondo cósmico de microondas.  Revisión de las ecuaciones de Maxwell. Descripción de la luz polarizada. Parámetros de Stokes.
2.  ESPECTROPOLARÍMETROS: Prototipo de polarímetro. Retardadores y polarizadores. Matrices de Jones. Matrices de Mueller. Ejemplos de dispositivos en el óptico y en radio. Descripción de errores sistemáticos en dispositivos reales.
3.  POLARIZACIÓN EN EL CONTINUO: Ecuaciones de Fresnel: Reflexión y refracción. Cargas aceleradas. Bremstrahlung. Polarización por scattering Rayleigh, Thomson. Radiación ciclotrón y sincrotrón. Efectos de propagación (rotación de Faraday). Otros efectos de interés astrofísico: ejemplos y aplicaciones.
4.  POLARIZACIÓN EN LÍNEAS ATÓMICAS: Modelo cuántico de una transición atómica. Reglas de selección. Emisión Zeeman. Límites de campo fuerte y campo débil. Polarización atómica. Scattering en líneas atómicas. Ecuaciones de equilibrio estadístico. Efecto Hanle. Caso microturbulento. Aplicaciones al magnetismo solar y estelar.
5. TRANSPORTE DE LUZ POLARIZADA EN ATMÓSFERAS ESTELARES: Estructura de la ecuación de transporte radiativo para luz polarizada. Acoplamiento con las ecuaciones de equilibrio estadístico. Casos particulares y solución de las ecuaciones acopladas. Métodos de inversión y ejemplos.
6. INFERENCIA DE CAMPOS MAGNÉTICOS MEDIANTE ESPECTROPOLARIMETRÍA (PARTE PRÁCTICA): Inferencia de campos magnéticos estelares mediante el efecto Zeeman. Inferencia del magnetismo más débil del Sol mediante el efecto Hanle. 

Semana	Temas	Actividades de enseñanza aprendizaje	Horas de trabajo presencial	Horas de trabajo autónomo	Total
Semana 1:	1	Clases teóricas	4.00	4.00	8.00
Semana 2:	2	Clases teóricas.	4.00	5.00	9.00
Semana 3:	2,3	Clases teóricas.	4.00	5.00	9.00
Semana 4:	3,4	Clases teóricas.	4.00	5.00	9.00
Semana 5:	4	Clases teóricas. Realización de problemas y/o trabajos	4.00	7.00	11.00
Semana 6:	4,5	Clases prácticas.	4.00	5.00	9.00
Semana 7:	5	Clases prácticas.	2.00	4.00	6.00
Semana 8:	Entregables	Repaso general de la asignatura. Realización de problemas y/o trabajos	2.50	5.00	7.50
Semana 9:	Tutorías	Tutorías	1.50	2.00	3.50
Semana 10:	Examenes	Examenes	0.00	3.00	3.00
Total			30.00	45.00	75.00