PředmětyPředměty(verze: 806)
Předmět, akademický rok 2017/2018
   Přihlásit přes CAS
Astrofyzika I - NAST013
Anglický název: Astrophysics I
Zajišťuje: Astronomický ústav UK (32-AUUK)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2015
Semestr: zimní
E-Kredity: 6
Rozsah, examinace: zimní s.:4/0 Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Garant: doc. RNDr. Martin Šolc, CSc.
prof. RNDr. Jan Palouš, DrSc.
Mgr. Daniela Korčáková, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Astronomie a astrofyzika
Anotace -
Poslední úprava: T_AUUK (24.05.2001)

Termodynamika plynu a záření, Boltzmannova a Sahova rovnice, Einsteinovy koeficienty. Mezihvězdná látka, tvoření a vývoj hvězd. Optická, infračervená a rádiová pozorování. Rozložení mezihvězdné látky v Galaxii, molekulová oblaka, neutrální vodík, mezihvězdný prach. Vícesložkový model mezihvězdného plynu, role supernov. Kolaps oblaků, rázové vlny, fragmentace, tvorba hvězd, otevřené hvězdokupy a asociace. Rané fáze vývoje hvězd. Vznik planetárních soustav. Dynamika a chemický vývoj galaxií, hvězdné populace. Pro 4.r. AA.
Literatura
Poslední úprava: T_AUUK (25.03.2015)

Scheffler H., Elsasser H.: Physics of the Galaxy (kap. 4.-5.), Springer, Heidelberg 1987

Spitzer L.: Physical Processes in the Interstellar Medium, J. Willey and Sons, New York 1978

Whittet D.C.B.: Dust in the Galactic Environment, IoP, Bristol 1992

Harwitt M.: Astrophysical Concepts, J. Willey and Sons, New York 1973

Vanýsek V.: Základy astronomie a astrofyziky, Academia Praha 1980ihvezdném plynu a hvezdných atmosférách.

Metody výuky
Poslední úprava: T_AUUK (31.03.2008)

přednáška

Sylabus -
Poslední úprava: T_AUUK (16.05.2012)

1. Formování a vlastnosti spektrálních čar (D. Korčáková)
Rovnice přenosu záření (RPZ): Obecný případ, planparalelní hvězdná atmosféra, řešení RPZ v planparalelní atmosféře pro jednoduché případy, vakuum, homogenní čistě absorpční prostředí.

Termodynamická rovnováha: Lokální termodynamická rovnováha (LTE), Boltzmannova a Sahova rovnice, non-LTE, rovnice statistické rovnováhy - vázaně vázané přechody, vázaně-volné přechody, volně-volné přechody.

Einsteinovy koeficienty a Planckův zákon. Přiblížení pomocí klasického oscilátoru, účinné průřezy, síly oscilátoru - gf, aplikace na vodík.

Opacita a emisivita.

Profily spektrálních čar: Přirozený profil, rozšíření tlakem, tepelné rozšíření, Voigtův profil, skutečně pozorované profily.

Přenos záření a jevy ovlivňující profily čar: Mikroturbulence, makroturbulence. Rotace hvězd (+ okrajové ztemnění). Akreční disk. Hvězdný vítr. Magnetické pole - Zeemanův rozštěp. Přístrojový profil.

Křivka růstu.

2. Mezihvězdná látka v Galaxii (M. Šolc)
Mezihvězdný prach

Oslabení světla absorpcí, rovnice přenosu záření bez přítomnosti emise, optická tloušťka, koeficienty absorpce, geometrický a účinný průřez, sloupcová hustota. Střední volná dráha fotonu a její souvislost s koncentrací absorbátorů a jejich účinným průřezem. Extinkce, barevné indexy, barevný exces. Extinkční křivka a její normování. Temná prachová oblaka. Wolfův diagram. Globule. Difúzní mezihvězdné pásy, korelace jejich mohutnosti s extinkcí. Rozptyl a absorpce záření na prachu, přehled vzorců Mieho teorie. Albedo. Tepelné záření prachu, Planckův zákon a zákony z něho vyplývající - Rayleighův-Jeansův, Wienův, Wienův zákon posunu, Stefanův-Boltzmannův zákon.

Mezihvězdná polarizace. Stokesovy parametry, Poincarého sféra, matice rozptylu, souvislost stupně lineární polarizace s velikostí rozptylujících zrn a vlnovou délkou. Orientace zrn v magnetickém poli, Davisův-Greensteinův efekt. Reflexní mlhoviny, difuzní galaktické světlo. Galaktické magnetické pole - souvislost mezihvězdné polarizace s galaktickým magnetickým polem.

Mezihvězdný plyn

Stacionární absorpční čáry ve spektrech dvojhvězd, objev mezihvězdného plynu. Ultrafialová absorpce, čáry vícekrát ionizovaných plynů. Molekula vodíku v UV oboru. Rádiový obor - Rayleighův-Jeansův zákon, anténní teplota. Jednotka Jansky. Definice jasové teploty. Spektrální index. Rozdíl mezi tepelným a netepelným spektrem.

Neutrální vodík a čára 21 cm. Měření galaktické rotace a rozložení oblastí HI. Rozložení jasové teploty na čáře 21 cm v galaktických souřadnicích. Zeemanův rozštěp čáry 21 cm a galaktické magnetické pole.

Elektrony v mezihvězdném prostoru, Faradayova rotace lineárně polarizovaného rádiového záření a její závislost na vlnové délce, míra rotace. Míra disperze. Určení koncentrace elektronů podél zorné přímky.

Velká molekulární oblaka. Molekula CO jako prostředek pro mapování rozložení chladného plynu v Galaxii.

Zářivé pole v mezihvězdném prostoru. Hustota fotonů a spektrum v UV, X a gama oblasti spektra. Částice kosmického záření, energetické spektrum a hustota. Mikrovlnné zbytkové záření, měření teploty, hustota fotonů.

Mezihvězdné molekuly - spektra molekul, tvorba a disociace molekul, hlavní skupiny chemických reakcí v mezihvězdných podmínkách, izotopické molekuly.

H II oblasti, excitace a ionizace, Strömgrenův poloměr. Infračervená, rádiová pozorování. Příklad - mlhovina M42 v Orionu. Metastabilní hladiny a zakázané přechody. Určení fyzikálních charakteristik HII oblastí. Volně-volné přechody v mezihvězdném plynu a rádiové pozorování tepelného kontinua.

Cirkumstelární obálky mladých hvězd. Planetární mlhoviny.

Zbytky supernov, rázové vlny, adiabatická a izotermická expanze. Hvězdný vítr, rychlost a tempo úniku látky (mass loss) pro hvězdy různých spektrálních typů a v různých vývojových stádiích.

Ohřev a ochlazování mezihvězdného prostředí

3. Tvoření hvězd (J. Palouš)
Atomární vodík HI v mezihvězdním prostoru.

Emisní čára v oblasti 21 cm, její šířka, interpretace radiální rychlosti, ARo, kinematické vzdálenosti a jejich chyby, rotační křivka, velmi hmotné halo, celková hmotnost naší Galaxie, kde se skrývá temná hmota, optická hloubka, Rayleighův - Jeansův zákon, zářivá teplota, rovnice přenosu záření, sloupcová hustota HI, rozdělení HI v naší Galaxii a v blízkých spirálních galaxiích.

Molekulární vodík v mezihvězdném prostoru.

Stabilita molekuly H2, pozorování molekuly CO, sloupcová hustota H2, molekulární oblaka, tvorba hvězd, anomální jevy v rozdělení HI.

Vícesložkový model mezihvězdné látky, role supernov.

Oblasti vzniku hvězd. Rázové vlny a zahájení gravitačního kolapsu oblaků, Jeansovo kritérium, postupná fragmentace. Počáteční funkce hmotnosti, ZAMS. Věta o viriálu, Helmholtzova-Kelvinova kontrakce. Rozdíl chemického složení hvězd populace I a II. Vývoj hvězd s různou hmotností.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK