Heat conduction in interstellar bubbles

• Název práce v češtině: Vedení tepla v mezihvězdných bublinách
• Název v anglickém jazyce: Heat conduction in interstellar bubbles
• Klíčová slova: bubliny|vedení tepla|hydrodynamika|hvězdné větry|astrofyzika
• Klíčová slova anglicky: bubbles|heat conduction|hydrodynamics|stellar winds|astrophysics
• Akademický rok vypsání: 2022/2023
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Astronomický ústav UK (32-AUUK)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Richard Wünsch, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 18.10.2022
• Datum zadání: 20.10.2022
• Datum potvrzení stud. oddělením: 21.04.2023
• Datum a čas obhajoby: 21.06.2023 09:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 09.05.2023
• Datum odevzdání tištěné podoby: 09.05.2023
• Datum proběhlé obhajoby: 21.06.2023
• Oponenti: RNDr. Soňa Ehlerová, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Cílem práce je vytvořit semi-analytický kód řešící tok hmoty přes kontaktní
diskontinuitu způsobenou vedením tepla a jeho výsledky použít k opravě řešení
rovnice vedení tepla v hydrodynamickém kódu Flash.

Kontaktní diskontinuity se vyskytují v mezihvězdném prostředí mezi jeho horkou
(~10^6 K) a teplou (~10^4 K) složkou. Typickým astrofyzikálním příkladem je
bublina vytvořená hvězdným větrem mladé hmotné hvězdy. Vnitřek bubliny je
vyplněn horkým termalizovaným hvězdným větrem, který je obklopen obálkou teplého
hustšího mezihvězdného plynu. Tepelná vodivost plynu vede k vypařování teplé
obálky do horkého plynu, což podstatným způsobem modifikuje vývoj celé bubliny.

Hydrodynamický kód Flash, často používaný k modelování plynu v mezihvězdném
prostředí, obsahuje modul pro řešení rovnice vedení tepla. Ten ale selhává na
kontaktních diskuntinuitách, protože gradienty hustoty a teploty jsou příliš
vysoké na to, aby se dalo získat správné řešení s rozlišením, které je
možné prakticky dosáhnout. Řešením je použít tzv. "sub-grid model", t.j.
semi-analytický kód, který průběh veličin popisujících plyn předpočítá s vysokým
rozlišením a uloží do tabulky. Tato tabulka pak může být použita během
hydrodynamického výpočtu k opravě hodnot na kontaktních diskontinuitách.

Semi-analytický kód pro popis kontaktní diskontinuity bude řešit rovnice
formulované v práci Cowie & McKee (1977). Hydrodynamický kód Flash
je popsán v Fryxell et al. (2000). Správnost řešení bude
otestována porovnáním s 1D modelem sférické bubliny hvězdného větru s vedením
tepla z práce Weaver et al. (1977).

Seznam odborné literatury

Cowie, L. L.; McKee, C. F.; 1977; ApJ 211, 135; "The evaporation of spherical clouds in a hot gas. I. Classical and saturated mass loss rates."
Fryxell, B.; Olson, K.; Ricker, P.; Timmes, F. X.; Zingale, M.; Lamb, D. Q.; MacNeice, P.; Rosner, R.; Truran, J. W. ; Tufo, H.; 2000; ApJS 131, 273; "FLASH: An Adaptive Mesh Hydrodynamics Code for Modeling Astrophysical Thermonuclear Flashes "
Weaver, R.; McCray, R.; Castor, J.; Shapiro, P.; Moore, R.; 1977; ApJ 218, 377; "Interstellar bubbles. II. Structure and evolution."