Accretion discs in the context of tidal disruption of stars in nuclei of galaxies

• Název práce v češtině: Akreční disky v kontextu slapového trhání hvězd v jádrech galaxií
• Název v anglickém jazyce: Accretion discs in the context of tidal disruption of stars in nuclei of galaxies
• Klíčová slova: Galaxie -- černé díry -- akreční disky -- záření
• Klíčová slova anglicky: Galaxy -- black holes -- accretion discs -- radiation
• Akademický rok vypsání: 2018/2019
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Astronomický ústav UK (32-AUUK)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Vladimír Karas, DrSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 09.09.2018
• Datum zadání: 11.11.2018
• Datum potvrzení stud. oddělením: 28.03.2019
• Datum a čas obhajoby: 19.06.2019 09:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 05.05.2019
• Datum odevzdání tištěné podoby: 05.05.2019
• Datum proběhlé obhajoby: 19.06.2019
• Oponenti: Mgr. Jan Schee

Zásady pro vypracování

Prostudovat odbornou literaturu a vypracovat rešerši vztahující se k tématu podle pokynů vedoucího práce. Pokusit se o rozšíření soudobého popisu vzniku a vývoje akrečních prstenců a disků vlivem spalových efektů v bezprostřední blízkosti galaktického jádra. Soustředit se na procesy vedoucí k následnému viskoznímu přenosu hmoty.

Práce bude vyžadovat základní znalosti rovnic teoretické fyziky na úrovni příslušných přednášek magisterského studia. Rovněž je potřebná znalost např. partií týkajících se speciálních funkcí.

Součástí práce bude i numerická část výpočtů vyžadující základy programování a přípravu grafů (např. Python, GnuPlot).

Práce by měla být sepsána pomocí textového editoru vhodného k přípravě matematických a technických textů (LaTeX). Očekávaný rozsah práce je v rozmezí asi 50-80 stran. Vzhledem k oboru práce se očekává sepsání textu v angličtině.

Práci bude třeba odevzdat v termínu daném harmonogramem příslušného akademického roku.

Další podrobnosti budou diskutovány s vedoucím práce.

Seznam odborné literatury

Základní monografie:

[1] Frank J., King A. R., Raine A. R. (1985): Accretion Power in Astrophysics (Cambridge: Cambridge University Press)

[2] Shapiro S. L., Teukolsky S. A. (1983): Black Holes, White Dwarfs, and Neutron Stars (New York: John Wiley & Sons)

[3] Stone N. C. (2015), The Tidal Disruption of Stars by Supermassive Black Holes, An Analytic Approach (Springer Theses), ISBN 978-3-319-12675-3, doi: 10.1007/978-3-319-12676-0

Rozšiřující literatura:

[1] Melia F. (2007): The Galactic Supermassive Black Hole (Princeton: Princeton University Press)

[2] Eckart A., Schoedel R., Straubmeier C. (2005): The Black Hole at the Center of the Milky Way (London: Imperial College Press)

Další časopisecká literatura podle pokynů školitele, např.:

[1] Hills J. G. (1975), "Possible power source of Seyfert galaxies and QSOs", Nature, 254, 295-298, doi: 10.1038/254295a0. URL http://adsabs.harvard.edu/abs/1975Natur.254..295H

[2] Rees M. J. (1988), "Tidal disruption of stars by black holes of 10^6-10^8 solar masses in nearby galaxies", Nature, 333, 525-528, doi: 10.1038/333523a0, http://adsabs.harvard.edu/abs/1988Natur.333..523R

[3] Pringle J. E. (1981), "Accretion discs in astrophysics", In: Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 19, 137-162, doi: 10.1146/annurev.aa.19.090181.001033, http://adsabs.harvard.edu/abs/1981ARA%26A..19..137P

[4] Komossa S. (2002), "X-ray evidence for supermassive black holes at the centers of nearby, non-active galaxies", Reviews in Modern Astronomy, 15, 2002. URL http://adsabs.harvard.edu/abs/2002RvMA...15...27K

Předběžná náplň práce

V blízkosti jádra galaxie dochází k procesu slapového trhání hvězd, jež se do této oblasti dostávají z hvězdokupy obklopující superhmotnou černou díru. V případě aktivní galaxie s obklopujícím akrečním diskem mohou hvězdy postupovat směrem k centru ve vzájemné interakci s plynným prostředím akrečního disku, k němuž v okamžiku slapového roztrhání přispějí dalším materiálem deponovaným na charateristickém poloměru R_t. Prstenec hmoty se poté v důsledku viskozity rozplývá přibližně v souladu s analytickým vztahem (Pringle 1981). Cílem práce bude prozkoumat časový vývoj způsobený viskozitou prstence vzniklého ze slapově z materiálu zničené hvězdy, očekávanou četnost vzniku útvarů a jejich postupný zánik.

V rešeršní části práce by se měl diplomant seznámit s observačními charakteristikami procesů slapového trhání hvězd a teoretickým popisem přenosu hmoty v akrečním disku vlivem viskozity. Měl by shrnout dosud známé vlastnosti týkající záření takových objektů. Rovněž by měl nastudovat projevy interakce hvězd s akrečním diskem kolem jádra galaxie.

Na rešeršní část naváže vlastní výzkum na téma procesů vedoucích k radiálním přenosu hmoty ve stopě vzniklé po slapově roztrhané hvězdě.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Processes of tidal disruption of stars occur in the vicinity of galactic nuclei, where stars from the nuclear star cluster surround a supermassive black hole. The goal of this work is to study the time evolution of tidal debris material and the formation of accretion rings caused by viscosity., which eventually leads to their disappearance.