Formation and Evolution of Galaxies - NAST012

• Title: Vznik a vývoj galaxií
• Guaranteed by: Astronomical Institute of Charles University (32-AUUK)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2011
• Semester: winter
• E-Credits: 3
• Hours per week, examination: winter s.:2/0, 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: RNDr. Bruno Jungwiert, Ph.D.

Annotation

English

Last update: G_F (26.05.2010)

The lecture focuses at acquainting with the progress achieved in exploration of galaxies within approximately the last decade thanks to combining new observational data, theoretical models and supercomputer simulations. It will review the state of knowledge concerning the formation and evolution of galaxies in the context of the currently standard cosmological model and will provide a theoretical framework for interpreting new observations of galaxies carried out with present/future ground-based and cosmic telescopes.

Czech

Last update: G_F (26.05.2010)

Přednáška je zaměřena na seznámení s pokrokem, jehož bylo dosaženo ve výzkumu galaxií v posledních přibližně deseti letech díky kombinaci nových pozorování, teoretických modelů a superpočítačových simulací. Podává přehled o stavu poznání vzniku a vývoje galaxií v kontextu současného standardního kosmologického modelu a poskytne teoretický rámec pro interpretaci nových pozorování galaxií se současnými/budoucími pozemními a kosmickými dalekohledy.

Course completion requirements

English

Last update: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (10.06.2019)

Oral examination.

Czech

Last update: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (10.06.2019)

Ústní zkouška.

Literature

English

Last update: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (10.01.2019)

Mo H., van den Bosch F., White S.,

Galaxy Formation and Evolution,

2011, Cambridge University Press

ISBN 978-0-521-85793-2

Syllabus

English

Last update: RNDr. Bruno Jungwiert, Ph.D. (16.05.2012)

1. Modern morphological, spectro-photometric and kinematical classifications of galaxies

2. Galaxies at different cosmological distances (z=0-10).

Observational methods at different cosmological distances

Main photometric and spectroscopic surveys of galaxies:

2dFGRS, SDSS, GEMS, VVDS, COSMOS, SAURON, ATLAS3D, CALIFA, ...

3. Color diagram of galaxies: red sequence, blue cloud, green valley.

Passive vs. active evolution of galaxies.

4. Spatially resolved stellar populations in galaxies. History

of star formation in different types of galaxies. Schmidt-Kennicutt law

of star-formation.

5. Dark matter and Modified Newtonian dynamics as its alternative.

Universality of the dark halo density profile. Navarro-Frenk-White and

Einasto profiles. Triaxiality, orientation and truncation of the halo.

6. Interactions of galaxies. Galaxy mergers: minor vs. major mergers. Tidal

deformations. Collisional debris (shells, rings, bridges, tidal tails).

Transformation of galactic type due to galaxy interaction. Galaxy formation

during interaction

7. Cosmological evolution of the mass and luminosity functions of galaxies.

Cosmological evolution of the global star formation rate. Influence of galaxy

interactions on the star formation rate

8. Co-evolution of galaxies and central super-massive black-holes.

Feedback AGN-host galaxy. Correlations between the central black-hole mass and

properties of host galaxies. Cosmological evolution of these correlations.

The influence of the central black-hole on the radial profile of the stellar

density. Nuclear star clusters. Binary supermassive black-holes, binary

quasars

9. Theory of the spiral density waves - history and presence.

Instability of disks. Stationary vs. transient density waves.

Kinematical vs dynamical density waves.

10. Migration mechanisms in galaxies. Bars, double-bars. Angular momentum exchange on Lindblad resonances and

corotation resonance. Migration caused by transient spiral arms. Migration caused by resonance overlap.

Other migration mechanisms.

11. Chemodynamical evolution of galaxies. Radial gradients of abundances. Age-metallicity and age-velocity

relations. Metallicity distribution function. The G-dwarf problem.

12. Current standard Lambda-CDM cosmological model and its implications

for the formation and evolution of galaxies and galaxy clusters/superclusters.

Evolution of galaxy mass. Galaxy collisions vs cold and hot accretion.

13. N-body/hydrodynamical simulations of galaxies and of the cosmic

structure (Millenium, Aquarius, Via Lactea, ...)

Literature:

• Mo, H., van den Bosch, F., White, S., Galaxy Formation and Evolution,

Cambridge University Press; 1st edition (2010), ISBN-13: 978-0521857932

• study materials prepared by the lecturer

• papers recommended by the lecturer

Czech

Last update: RNDr. Bruno Jungwiert, Ph.D. (16.05.2012)

1. Moderní morfologické, spektro-fotometrické a kinematické klasifikace galaxií

2. Galaxie v různých kosmologických vzdálenostech (z=0-10). Observační metody

v různých kosmologických vzdálenostech. Hlavní fotometrické a spektroskopické přehlídky

(surveys) galaxií: 2dFGRS, SDSS, GEMS, VVDS, COSMOS, SAURON, ATLAS3D, CALIFA, ...

3. Barevný diagram galaxií: rudá posloupnost, modré mračn­o, zelené údolí.

Pasivní vs. aktivní vývoj galaxií

4. Prostorově rozlišené hvězdné populace v galaxiích.

Historie vzniku hvězd v různých typech galaxií. Schmidt-Kennicuttův zákon

rychlosti vzniku hvězd

5. Temná hmota a Modifikovaná Newtonova dynamika (MOND) jako alternativa k ní.

Univerzalita hustotního profilu temného hala. Navarro-Frenk-Whiteův a Einastův profil.

Triaxialita, orientace a ,,useknutí (truncation)" hala

6. Interakce galaxií. Splynutí galaxií: ,,Minor mergers" vs. ,,major mergers".

Slapové deformace. Slapové ,,trosky" (slupky, prstence, mosty, slapové chvosty).

Transformace galaktického typu při interakci. Vznik nových galaxií při interakci

7. Kosmologický vývoj hmotnostní a luminozitní funkce galaxií.

Kosmologický vývoj globální rychlosti vzniku hvězd. Vliv interakcí galaxií

na rychlost vzniku hvězd

8. Koevoluce galaxií a centrálních super-masivních ­černých děr. Zpětná

vazba AGN-mateřská galaxie. Korelace mezi hmotností centrální černé díry a

vlastnostmi mateřských galaxií. Kosmologický vývoj těchto korelací.

Vliv centrální č­erné díry na radiální závislost hustoty

hvězd. Binární supermasivní černé díry, binární kvazary

9. Teorie spirálních hustotních vln - historie a souč­asnost.

Nestabilita disků. Stacionární vs. tranzientní hustotní vlny

10. Migrač­ní mechanismy v galaxiích. Pří­čky, dvojpříčky­. Výměna

momentu hybnosti na Lindbladových rezonancích a korotaci. Migrace způsobená

tranzientními spirálními rameny. Migrace způsobená překryvem rezonancí.

Další migrační mechanismy

11. Chemodynamický vývoj galaxií. Radiální gradienty abundancí. Relace

věk-metalicita a věk-rychlost pro hvězdy. Rozdělovací funkce metalicity.

Tzv ,,G-dwarf problem"

12. Současný standardní Lambda-CDM kosmologický model

a jeho implikace pro vznik a vývoj galaxií a kup/superkup galaxií.

Vývoj hmotnosti galaxií. Srážky galaxií vs chladná a horká akrece

13. N-částicové/hydrodynamické simulace galaxií a kosmické struktury

(Millenium, Aquarius, Via Lactea, ...).

Literatura:

• Mo, H., van den Bosch, F., White, S., Galaxy Formation and Evolution,

Cambridge University Press; 1st edition (2010), ISBN-13: 978-0521857932

• studijní materiály vypracované vyučujícím

• odborné články doporučené vyučujícím