Last update: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (10.01.2019)
Introduction to the astrophysical spectroscopy: radiative transfer equation, opacity, emissivity, source function,
Planck function, level population, radiative and collisional rates, scattering, line broadening, spectral diagnostics,
molecular spectra, masers.
Interstellar Medium: phases of interstellar gas, HII regions, HI regions, dust, polarisation and galactic mag. field,
energy equilibrium of the individual phases, influence of ISM on the passes through light, chemical processes.
Star formation: collapse of cloud, Virial theorem, Jeans' criterion, fragmentation of a cloud, structure of
Last update: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (10.01.2019)
Úvod do astrofyzikální spektroskopie: rovnice přenosu záření, opacita, emisivita, zdrojová funkce, Planckova
funkce, obsazení hladin, zářivé, srážkové přechody, rozptyl, rozšíření spektrálních čar, spektrální diagnostika,
molekulová spektra, masery.
Mezihvězdné prostředí: fáze mezihvězdné látky, HII oblasti, HI oblasti, prach, polarizace a galaktické mag. pole,
energetická rovnováha jednotlivých fází, vliv mezihvězdné látky na procházející záření, chemické procesy.
Vznik hvězd: kolaps oblaku, viriálová věta, Jeansovo kritérium, fragmentace oblaku, struktura oblaku, proces
akrece, Hayashiho
Course completion requirements -
Last update: doc. Mgr. Daniela Korčáková, Ph.D. (07.06.2019)
The lecture course is closed by an exam, which has written and oral part.
A student has to elaborate several given topics in the written from, which will be announced at the beginning of the semester. The individual tasks has to be given to the lecturer during the semester, not at the exam.
The oral part consists form one question relating to the definition of used quantities, one to the spectroscopy, one to the interstellar matter, and one to the star formation.
Last update: doc. Mgr. Daniela Korčáková, Ph.D. (07.06.2019)
Předmět je zakončen zkouškou, která má písemnou a ústní část.
Písemná část se skládá z vypracování přidělených témat, které zahrnuje odvození základních vztahů a srozumitelný slovní popis problému. Písemnou část je možné po částech odevzdávat během semestru, nikoliv těsně před zkouškou.
Ústní část se skládá z vysvětlení zvolené definice a dílčího problému, jedné přehledové otázky z oboru spektroskopie, jedné z fyziky mezihvězdné látky a jedné ze vzniku hvězd.
Literature -
Last update: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (10.01.2019)
Gray, D.F, The Observation and Analysis of Stellar Photospheres, Cambridge University Press, 2005
Draine, B.T., Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium, Princeton University Press, 2011
Emerson, D., Interpreting Astronomical Spectra, John Wiley & Sons, 1996
Kwok, S. The Origin and Evolution of Planetary Nebulae, Cambridge University Press, 2000
Mihalas, D., Stellar Atmospheres, W. H. Freedman and Company, 1978
Stahler, S.W. & Palla, F., The Formation of Stars, Wiley-VCH, 2004
Unsöld, A. Physik der Sternatmosphären, Springer-Verlach, 1955
Voigt, H.H., Abriss der Astronomie, Wiley-VCH, 2012
Yamamoto, S., Introduction to Astrochemistry, Springer Japan, 2017
Teaching methods - Czech
Last update: doc. Mgr. Daniela Korčáková, Ph.D. (24.09.2020)
přednáška - v akademickém roce 2020/2021 bude probíhat přes aplikaci ZOOM. Zapsaným studentům budou poslány pdf prezentace.
Requirements to the exam -
Last update: doc. Mgr. Daniela Korčáková, Ph.D. (07.06.2019)
A student has to elaborate several given topics in the written from, which will be announced at the beginning of the semester. The individual tasks has to be given to the lecturer during the semester, not at the exam.
Last update: doc. Mgr. Daniela Korčáková, Ph.D. (07.06.2019)
Ke zkoušce si student písemně připraví vypracování přidělených témat, které zahrnuje odvození základních vztahů a srozumitelný slovní popis problému. Tyto úkoly je možné po částech odevzdávat během semestru, nikoliv těsně před zkouškou.
Syllabus -
Last update: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (10.01.2019)
Introduction to the astrophysical spectroscopy
Historical background.
Characterising radiation fields: specific intensity, photon distribution function, mean intensity, energy density, radiation flux, luminosity, radiation pressure tensor, opacity, emissivity, optical depth.
Radiative transfer equation: formulation, solution in vacuum, absorbing medium, general 1D solution, moments of the radiative transfer equation.
Thermodynamic equilibrium, local thermodynamic equilibrium: Planck function, Boltzmann equation, Saha equation, detailed balance.
Line profiles: natural broadening, pressure broadening, thermal broadening, Voigt function, non-LTE effects on the line profiles, microturbulence, macroturbulence, rotational broadening, limb darkening, line profiles from accretion discs, P Cygni profiles.
Diagnostics: nebular diagnostics, BPT diagrams, radio recombination lines of HII regions, lowering of ionization potential, P Cygni profiles, Balmer jump, spectral classification, curve of growth, rotational diagrams.
Spectra of individual objects, Hertzsprung-Russell diagram.
Interstellar medium
Phases of interstellar gas.
HII regions: ionization and recombination in ISM, heating and cooling, energy equilibrium, M42, supernova remnants, planetary nebulae.
Molecules: formation and destruction of molecules, observation of hydrogen molecule and determination of its density using CO molecule, PAH, fullerenes.
Chemical processes in astrophysics: main reactions in ISM, chemical processes in extended stellar envelopes, isotopic molecules, fractionation.
Dust: the role of the dust, formation and destruction of the dust, properties of dust particles, dust in laboratories, heating and cooling of the interstellar dust. Optical properties of the dust - polarization, Stokes parameters, scattering matrix, Davis-Greenstein mechanism, reflection nebulae, globules, diffuse galactic light.
Influence of ISM on the passes through light: interstellar extinction, Faraday rotation, diffuse interstellar bands, absorption in resonance lines.
HI regions: H line at 21 cm, absorption lines, IR radiation of the dust, heating and cooling, energy equilibrium.
Star formation
Virial theorem, Jeans' criterion, structure of clouds - filaments and theirs role, free fall phase, fragmentation of a cloud, pseudo-hydrostatic contraction, Hayashi track, destruction of lithium and deuterium, T Tauri stars, Herbig Ae/Be stars, accretion process, effect of radiation, magnetic field, ambipolar diffusion, ohmic diffusion, metallicity on the formation of stars, brown dwarfs, initial mass function, formation of binaries.
Last update: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (10.01.2019)
Úvod do astrofyzikální spektroskopie
Historický úvod
Definice veličin popisujících pole záření: monochromatická intenzita záření, rozdělovací funkce fotonů, střední intenzita záření, hustota zářivé energie, tok záření, zářivý výkon, tenzor tlaku záření, koeficient absorpce, koeficient emise, optická hloubka.
Rovnice přenosu záření: odvození, řešení ve vakuu, v absorbujícím prostředí, obecné 1D řešení, momenty rovnice přenosu záření.
Spektra jednotlivých typů objektů a Hertzsprungův-Russellův diagram.
Mezihvězdné prostředí
Fáze mezihvězdného plynu.
HII oblasti: ionizace a rekombinace v mezihvězdném prostředí, ohřev a ochlazování, energetická rovnováha, M42, zbytky pro výbuších supernov, planetární mlhoviny.
Molekuly: tvorba a disociace molekul, pozorování molekuly vodíku a určení koncentrace pomocí molekuly CO, PAH, fullereny.
Chemické procesy v astrofyzice: hlavní skupiny chemických reakcí v mezihvězdných podmínkách, chemické procesy v rozsáhlých obálkách chladných hvězd, izotopické molekuly, frakcionalizace.
Prach: význam prachu, vznik a destrukce prachu, vlastnosti prachových částic, laboratorní studium prachových zrn, ohřev a ochlazování mezihvězdného prachu. Optické vlastnosti prachu - polarizace, Stokesovy parametry, matice rozptylu, Davisův-Greensteinův jev, reflexní mlhoviny, globule, difuzní galaktické světlo.
Vliv mezihvězdného prostředí na procházející záření: mezihvězdná extinkce, Faradayova rotace, difuzní interstellární pásy, absorpce v rezonančních čarách.
HI oblasti: čára H na 21 cm, absropční čáry, IR záření prachu, ohřev a ochlazování, tepelná rovnováha
Vznik hvězd
Viriálová věta, Jeansovo kritérium, struktura oblaku - filamenty a jejich vliv, rychlá fáze kolapsu, fragmentace oblaku, pomalá fáze kolapsu, Hayashiho linie, destrukce Li a D, T Tauri hvězdy, Herbigovy Ae/Be hvězdy, proces akrece, vliv záření, mag. pole, ambipolární difuze, ohmické difuze a metalicity na proces tvorby hvězd, hnědí trpaslíci, počáteční rozdělení hmotností hvězd, vznik dvojhvězd.
