PředmětyPředměty(verze: 945)
Předmět, akademický rok 2023/2024
   Přihlásit přes CAS
Astrofyzika I - NAST013
Anglický název: Astrophysics I
Zajišťuje: Astronomický ústav UK (32-AUUK)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2023
Semestr: zimní
E-Kredity: 6
Rozsah, examinace: zimní s.:4/0, Zk [HT]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
4EU+: ne
Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Způsob výuky: prezenční
Garant: doc. Mgr. Daniela Korčáková, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Astronomie a astrofyzika
Anotace -
Poslední úprava: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (10.01.2019)
Úvod do astrofyzikální spektroskopie: rovnice přenosu záření, opacita, emisivita, zdrojová funkce, Planckova funkce, obsazení hladin, zářivé, srážkové přechody, rozptyl, rozšíření spektrálních čar, spektrální diagnostika, molekulová spektra, masery. Mezihvězdné prostředí: fáze mezihvězdné látky, HII oblasti, HI oblasti, prach, polarizace a galaktické mag. pole, energetická rovnováha jednotlivých fází, vliv mezihvězdné látky na procházející záření, chemické procesy. Vznik hvězd: kolaps oblaku, viriálová věta, Jeansovo kritérium, fragmentace oblaku, struktura oblaku, proces akrece, Hayashiho
Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: doc. Mgr. Daniela Korčáková, Ph.D. (07.06.2019)

Předmět je zakončen zkouškou, která má písemnou a ústní část.

Písemná část se skládá z vypracování přidělených témat, které zahrnuje odvození základních vztahů a srozumitelný slovní popis problému. Písemnou část je možné po částech odevzdávat během semestru, nikoliv těsně před zkouškou.

Ústní část se skládá z vysvětlení zvolené definice a dílčího problému, jedné přehledové otázky z oboru spektroskopie, jedné z fyziky mezihvězdné látky a jedné ze vzniku hvězd.

Literatura -
Poslední úprava: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (10.01.2019)

Gray, D.F, The Observation and Analysis of Stellar Photospheres, Cambridge University Press, 2005

Draine, B.T., Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium, Princeton University Press, 2011

Emerson, D., Interpreting Astronomical Spectra, John Wiley & Sons, 1996

Kwok, S. The Origin and Evolution of Planetary Nebulae, Cambridge University Press, 2000

Lamers, H.J.L.M & Levesque, E., Understanding Stellar Evolution, IOP Publishing, London, 2017

Mihalas, D., Stellar Atmospheres, W. H. Freedman and Company, 1978

Stahler, S.W. & Palla, F., The Formation of Stars, Wiley-VCH, 2004

Unsöld, A. Physik der Sternatmosphären, Springer-Verlach, 1955

Voigt, H.H., Abriss der Astronomie, Wiley-VCH, 2012

Yamamoto, S., Introduction to Astrochemistry, Springer Japan, 2017

Metody výuky
Poslední úprava: doc. Mgr. Daniela Korčáková, Ph.D. (24.09.2020)

přednáška - v akademickém roce 2020/2021 bude probíhat přes aplikaci ZOOM. Zapsaným studentům budou poslány pdf prezentace.

Požadavky ke zkoušce -
Poslední úprava: doc. Mgr. Daniela Korčáková, Ph.D. (07.06.2019)

Ke zkoušce si student písemně připraví vypracování přidělených témat, které zahrnuje odvození základních vztahů a srozumitelný slovní popis problému. Tyto úkoly je možné po částech odevzdávat během semestru, nikoliv těsně před zkouškou.

Sylabus -
Poslední úprava: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (10.01.2019)
Úvod do astrofyzikální spektroskopie
Historický úvod

Definice veličin popisujících pole záření: monochromatická intenzita záření, rozdělovací funkce fotonů, střední intenzita záření, hustota zářivé energie, tok záření, zářivý výkon, tenzor tlaku záření, koeficient absorpce, koeficient emise, optická hloubka.

Rovnice přenosu záření: odvození, řešení ve vakuu, v absorbujícím prostředí, obecné 1D řešení, momenty rovnice přenosu záření.

Vztah záření a atomů:

Termodynamická rovnováha, lokální termodynamická rovnováha: Planckova funkce, Boltzmannova excitační rovnice, Sahova ionizační rovnice, detailní rovnována.

Non-LTE: teplota, rovnice statistické rovnováhy, zářivé procesy: vázaně-vázané přechody - Einsteinovy koeficienty a vztahy mezi nimi, výpočet koef. absorpce pomocí přiblížení klasického oscilátoru, síla oscilátoru, vázaně-volné přechody: Einstein-Milne vztahy; srážkové procesy: vázaně-vázané přechody, vázaně-volné přechody, volně-volné přechody.

Rozptyl: Thomsonův, Rayleighův a Mieův rozptyl.

Profily spektrálních čar: přirozený profil, rozšíření tlakem, tepelné rozšíření, Voigtův profil, vliv non-LTE na pozorované profily spektrálních čar, mikroturbulence, makroturbulence, rotace, okrajové ztemnění, profil akrečních disků, P Cygni profil.

Diagnostika: nebulární diagnostika, BPT diagramy, rádiové rekombinační čáry HII oblastí, snížení ionizačního potenciálu, P Cygni profily, Balmerův skok, spektrální klasifikace, křivka růstu, rotační diagramy.

Molekulová spektra: rotační spektrum, rotačně-vibrační spektrum, elektron-rotačně-vibrační spektrum, masery.

Spektra jednotlivých typů objektů a Hertzsprungův-Russellův diagram.

Mezihvězdné prostředí
Fáze mezihvězdného plynu.

HII oblasti: ionizace a rekombinace v mezihvězdném prostředí, ohřev a ochlazování, energetická rovnováha, M42, zbytky pro výbuších supernov, planetární mlhoviny.

Molekuly: tvorba a disociace molekul, pozorování molekuly vodíku a určení koncentrace pomocí molekuly CO, PAH, fullereny.

Chemické procesy v astrofyzice: hlavní skupiny chemických reakcí v mezihvězdných podmínkách, chemické procesy v rozsáhlých obálkách chladných hvězd, izotopické molekuly, frakcionalizace.

Prach: význam prachu, vznik a destrukce prachu, vlastnosti prachových částic, laboratorní studium prachových zrn, ohřev a ochlazování mezihvězdného prachu. Optické vlastnosti prachu - polarizace, Stokesovy parametry, matice rozptylu, Davisův-Greensteinův jev, reflexní mlhoviny, globule, difuzní galaktické světlo.

Vliv mezihvězdného prostředí na procházející záření: mezihvězdná extinkce, Faradayova rotace, difuzní interstellární pásy, absorpce v rezonančních čarách.

HI oblasti: čára H na 21 cm, absropční čáry, IR záření prachu, ohřev a ochlazování, tepelná rovnováha

Vznik hvězd
Viriálová věta, Jeansovo kritérium, struktura oblaku - filamenty a jejich vliv, rychlá fáze kolapsu, fragmentace oblaku, pomalá fáze kolapsu, Hayashiho linie, destrukce Li a D, T Tauri hvězdy, Herbigovy Ae/Be hvězdy, proces akrece, vliv záření, mag. pole, ambipolární difuze, ohmické difuze a metalicity na proces tvorby hvězd, hnědí trpaslíci, počáteční rozdělení hmotností hvězd, vznik dvojhvězd.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK