The line formation in the circumstellar media
| Thesis title in Czech: | Tvorba čar v okolohvězdném prostředí |
|---|---|
| Thesis title in English: | The line formation in the circumstellar media |
| Key words: | přenos záření, numerické metody, Monte Carlo |
| English key words: | radiative transfer, numerical methods, Monte Carlo |
| Academic year of topic announcement: | 2015/2016 |
| Thesis type: | diploma thesis |
| Thesis language: | angličtina |
| Department: | Astronomical Institute of Charles University (32-AUUK) |
| Supervisor: | doc. Mgr. Daniela Korčáková, Ph.D. |
| Author: |
| Guidelines |
| Cílem práce je vytvoření numerického kódu pro řešení rovnice přenosu záření metodou Monte Carlo. Doporučený jazyk práce - Fortran90 a vyšší. |
| References |
| Mihalas, D., 1978, "Stellar Atmospheres", W. H. Freeman
Forgan, D., 2009, "An Introduction to Monte Carlo Radiative Transfer", Institute for Astronomy, Royal Observatory Edinburg Dullemond, C., 2013, "Radiative transfer in astrophysics", lecture notes, Ruprecht-Karls Universität Heidelberg, (http://www.ita.uni-heidelberg.de/~dullemond/lectures/radtrans_2013/index.shtml) Šurlan, B., 2012, "Radiation in stellar winds. Resonance line formation in inhomogeneous hot star winds", PhD thesis, MFF UK |
| Preliminary scope of work |
| Převážnou většinu informací o hvězdách získáváme prostřednictvím jejich spekter. Analýza spektrálních čar není přímočará. Pozorované spektrum je zapotřebí porovnat s teoretickým. Spočítat pole záření vycházející z hvězdy je velmi složitá úloha, protože dochází k vzájemnému ovlivňování látky a záření. Je nutné řešit rovnici přenosu záření, rovnice hydrostatické rovnováhy (případně hydrodynamické), rovnici zářivé rovnováhy a rovnice statické rovnováhy. Tato diplomová práce se zaměří jen na dílčí problém - řešení rovnice přenosu záření.
Úkolem studenta bude numericky vyřešit rovnici přenosu záření pro zadané hodnoty koeficientů absorpce a emise (tzv. formální řešení) a to metodou Monte Carlo. Tato metoda je v posledních letech často používána, ačkoliv se jedná spíše o aproximativní přístup, který selhává v opticky tlustých prostředích. Její velkou výhodou je velmi snadné zobecnění na kompletní 3D problém. Díky diplomové práci si student osvojí základy spektroskopie. To bude velkou výhodou pro jeho další práci ať již zaměřenou více pozorovatelsky, či teoreticky. Vytvořený kód bude dále možné rozvíjet a zahrnout další jevy, jako např. hvězdný vítr, rotaci, nebo nehomogenity prostředí. Umožní pak popis mnoha objektů - hvězd s rozsáhlými atmosférami, hvězdný vítr, akreční disky, novy či mlhoviny. |
| Preliminary scope of work in English |
| Most of our information about stars is obtained from theirs spectra. The analysis of the spectral lines is not straightforward. It is necessary to compare the observed and theoretical spectra. The calculation of the outgoing radiation field from the stars is a complicated problem, because the radiation is affected by the matter and vice versa. It is necessary to solve the radiative transfer equation together with the hydrostatic (hydrodynamic) equations, equation of the radiative equilibrium, and equations of the statistical equilibrium. This diploma thesis will focus on the particular problem - the solution of the radiative transfer equation.
The student's task will be to numerically solve the radiative transfer equation for the given emission and absorption coefficients (formal solution) using the Monte Carlo method. Currently, this method is frequently used even if it is more likely an approximate method, which fails in the optically thick media. On the other hand, its huge advantage is in the straightforward extension into the complete 3D problem. The student will obtain basic knowledge about the spectroscopy. This will be his (her) huge advantage in the future work, whether in the observation or theory. The developed code will be possible to extend further and include another physical phenomena like wind, rotation, or inhomogenities of the media. This allows its usage for the description of different types of objects - stars with extended atmospheres, stellar wind, accretion discs, novae, or nebulae. |