Cosmology I - NAST009

• Title: Kosmologie I
• Guaranteed by: Astronomical Institute of Charles University (32-AUUK)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2015 to 2019
• Semester: summer
• E-Credits: 4
• Hours per week, examination: summer s.:3/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Guarantor: doc. RNDr. Attila Mészáros, DrSc.; RNDr. Jaroslav Haas, Ph.D.
• Classification: Physics > Astronomy and Astrophysics

Annotation

English

Last update: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (07.06.2019)

First semester of a course of cosmology. Brief historical introduction; basic cosmological terms and observational data; overview of the theory of the symmetric manifolds; cosmography; standard cosmological model and its equations; observational tests of the standard cosmological model. Designated primarily for master and Ph.D. students of astronomy and astrophysics, theoretical physics and particle and nuclear physics. Knowledge of the general theory of relativity at the level of NTMF111 course is assumed. Emphasis is put on the cosmological aspects of the astronomical observations.

Czech

Last update: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (07.06.2019)

První semestr kurzu kosmologie. Stručný historický úvod; základní kosmologické pojmy a pozorovatelská data; přehled teorie symetrických variet; kosmografie; standardní kosmologický model a jeho rovnice; testování standardního modelu pomocí pozorování. Určeno především pro studenty magisterského a doktorského studia astronomie a astrofyziky, teoretické fyziky a částicové a jaderné fyziky. Předpokládá se znalost obecné teorie relativity na úrovni kurzu NTMF111. Důraz je v rámci přednášky kladen na kosmologické aspekty astronomických pozorování.

Literature

English

Last update: RNDr. Jaroslav Haas, Ph.D. (14.01.2019)

L. D. Landau, E. M. Lifshitz (1975, 2000 corrections). The Classical

Theory of Fields. Vol. 2 (4th ed.). Butterworth-Heinemann.

S. Weinberg (1972). Gravitation and Cosmology: Principles and Applications

of the General Theory of Relativity. John Wiley and Sons.

Czech

Last update: RNDr. Jaroslav Haas, Ph.D. (14.01.2019)

L. D. Landau, E. M. Lifshitz (1975, 2000 dotisk s opravami). The Classical

Theory of Fields. Vol. 2 (4th ed.). Butterworth-Heinemann.

S. Weinberg (1972). Gravitation and Cosmology: Principles and Applications

of the General Theory of Relativity. John Wiley and Sons.

Teaching methods

Last update: RNDr. Jaroslav Haas, Ph.D. (14.01.2019)

Přednáška.

Syllabus

English

Last update: RNDr. Jaroslav Haas, Ph.D. (14.01.2019)

Brief historical introduction

Beginnings of cosmology and its definition; naive models and their

representatives (Bruno, Galilei, Newton, Halley, de Chéseaux and others).

Basic cosmological terms and observational data

Concept of homogeneity and isotropy; statistical tests; distances and

time-scales in the universe; Olbers paradoxon; inhomogeneity in the

distribution of stars; structure and dimensions of our Galaxy; distance of

the galaxy M31 in Andromeda; redshifts and the Hubble relation; homogeneity

and isotropy in the distribution of the extragalactical objects.

Overview of the theory of the symmetric manifolds

Killing vectors; scalars, vectors and tensors in the maximally symmetric

manifolds; Ricci tensor; Ricci scalar; Minkowski, de Sitter and anti-de Sitter

metrics; steady-state metric; maximally symmetric submanifolds; Friedmann

metric and its derivation.

Cosmography

Cosmological principle and its observational tests; Friedmann-Robertson-Walker

metric; comoving coordinates; conformal time; redshift; definition of the

cosmological distances; Pogson relation in cosmology; relation between distance

and redshift; K correction; relation between the number of extragalactical

objects and redshift; deceleration parameter.

Standard cosmological model and its equations

Einstein equations without pressure and with pressure; critical density;

Friedmann equation and its solutions; cosmological constant; omega-factors;

horizon.

Observational tests of the standard cosmological model

Cosmic microwave background radiation; helium abundance in the universe;

cosmological tests of homogeneity and isotropy; accelerating Universe.

Czech

Last update: RNDr. Jaroslav Haas, Ph.D. (14.01.2019)

Strucný historický úvod

Pocátky a definice kosmologie; naivní modely a jejich predstavitelé

(Bruno, Galilei, Newton, Halley, de Chéseaux a další).

Základní kosmologické pojmy a pozorovatelská data

Pojmy homogenita a izotropie; statistické testy; vzdálenosti a casové škály

ve vesmíru; Olbersuv paradox; nehomogenita v rozdelení hvezd; struktura

a rozmery naší Galaxie; vzdálenost galaxie M31 v Andromede;

rudé posuvy a Hubbleuv vztah; homogenita a izotropie rozložení

extragalaktických objektu.

Prehled teorie symetrických variet

Killingovy vektory; skaláry, vektory a tenzory v maximálne symetrických

varietách; Ricciho tenzor, Ricciho skalár; Minkowského, de Sitterova

a anti-de Sitterova metriky; metrika "steady-state" modelu; maximálne

symetrické podvariety; Friedmannova metrika její odvození.

Kosmografie

Kosmologický princip a jeho observacní testování;

Friedmannova-Robertsonova-Walkerova metrika; "comoving" souradnice; konformní

cas; rudý posuv; definice kosmologických vzdáleností; Pogsonuv vztah

v kosmologii; vztah mezi vzdáleností a rudým posuvem; K-korekce; vztah mezi

poctem extragalaktických objektu a rudým posuvem; deceleracní parametr.

Standardní kosmologický model a jeho rovnice

Einsteinovy rovnice bez prítomnosti tlaku a s tlakem; kritická hustota;

Friedmannova rovnice a její rešení; kosmologická konstanta; omega-faktory;

horizont.

Testování standardního modelu pomocí pozorování

Reliktní zárení; zastoupení helia ve vesmíru; kosmologické testy homogenity

a izotropie; zrychlující se vesmír.