Předmět Astrofyzika I (NAST013)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu NAST013 - Astrofyzika I, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova v Praze (UK).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Sylabus

1. Formování a vlastnosti spektrálních čar (D. Korčáková)Rovnice přenosu záření (RPZ): Obecný případ, planparalelní hvězdná atmosféra, řešení RPZ v planparalelní atmosféře pro jednoduché případy, vakuum, homogenní čistě absorpční prostředí. Termodynamická rovnováha: Lokální termodynamická rovnováha (LTE), Boltzmannova a Sahova rovnice, non-LTE, rovnice statistické rovnováhy - vázaně vázané přechody, vázaně-volné přechody, volně-volné přechody. Einsteinovy koeficienty a Planckův zákon. Přiblížení pomocí klasického oscilátoru, účinné průřezy, síly oscilátoru - gf, aplikace na vodík.Opacita a emisivita.Profily spektrálních čar: Přirozený profil, rozšíření tlakem, tepelné rozšíření, Voigtův profil, skutečně pozorované profily.Přenos záření a jevy ovlivňující profily čar: Mikroturbulence, makroturbulence. Rotace hvězd (+ okrajové ztemnění). Akreční disk. Hvězdný vítr. Magnetické pole - Zeemanův rozštěp. Přístrojový profil. Křivka růstu. 2. Mezihvězdná látka v Galaxii (M. Šolc)Mezihvězdný prachOslabení světla absorpcí, rovnice přenosu záření bez přítomnosti emise, optická tloušťka, koeficienty absorpce, geometrický a účinný průřez, sloupcová hustota. Střední volná dráha fotonu a její souvislost s koncentrací absorbátorů a jejich účinným průřezem. Extinkce, barevné indexy, barevný exces. Extinkční křivka a její normování. Temná prachová oblaka. Wolfův diagram. Globule. Difúzní mezihvězdné pásy, korelace jejich mohutnosti s extinkcí. Rozptyl a absorpce záření na prachu, přehled vzorců Mieho teorie. Albedo. Tepelné záření prachu, Planckův zákon a zákony z něho vyplývající - Rayleighův-Jeansův, Wienův, Wienův zákon posunu, Stefanův-Boltzmannův zákon.Mezihvězdná polarizace. Stokesovy parametry, Poincarého sféra, matice rozptylu, souvislost stupně lineární polarizace s velikostí rozptylujících zrn a vlnovou délkou. Orientace zrn v magnetickém poli, Davisův-Greensteinův efekt. Reflexní mlhoviny, difuzní galaktické světlo. Galaktické magnetické pole - souvislost mezihvězdné polarizace s galaktickým magnetickým polem. Mezihvězdný plynStacionární absorpční čáry ve spektrech dvojhvězd, objev mezihvězdného plynu. Ultrafialová absorpce, čáry vícekrát ionizovaných plynů. Molekula vodíku v UV oboru. Rádiový obor - Rayleighův-Jeansův zákon, anténní teplota. Jednotka Jansky. Definice jasové teploty. Spektrální index. Rozdíl mezi tepelným a netepelným spektrem. Neutrální vodík a čára 21 cm. Měření galaktické rotace a rozložení oblastí HI. Rozložení jasové teploty na čáře 21 cm v galaktických souřadnicích. Zeemanův rozštěp čáry 21 cm a galaktické magnetické pole. Elektrony v mezihvězdném prostoru, Faradayova rotace lineárně polarizovaného rádiového záření a její závislost na vlnové délce, míra rotace. Míra disperze. Určení koncentrace elektronů podél zorné přímky. Velká molekulární oblaka. Molekula CO jako prostředek pro mapování rozložení chladného plynu v Galaxii. Zářivé pole v mezihvězdném prostoru. Hustota fotonů a spektrum v UV, X a gama oblasti spektra. Částice kosmického záření, energetické spektrum a hustota. Mikrovlnné zbytkové záření, měření teploty, hustota fotonů. Mezihvězdné molekuly - spektra molekul, tvorba a disociace molekul, hlavní skupiny chemických reakcí v mezihvězdných podmínkách, izotopické molekuly. H II oblasti, excitace a ionizace, Strömgrenův poloměr. Infračervená, rádiová pozorování. Příklad - mlhovina M42 v Orionu. Metastabilní hladiny a zakázané přechody. Určení fyzikálních charakteristik HII oblastí. Volně-volné přechody v mezihvězdném plynu a rádiové pozorování tepelného kontinua. Cirkumstelární obálky mladých hvězd. Planetární mlhoviny.Zbytky supernov, rázové vlny, adiabatická a izotermická expanze. Hvězdný vítr, rychlost a tempo úniku látky (mass loss) pro hvězdy různých spektrálních typů a v různých vývojových stádiích. Ohřev a ochlazování mezihvězdného prostředí 3. Tvoření hvězd (J. Palouš)Atomární vodík HI v mezihvězdním prostoru. Emisní čára v oblasti 21 cm, její šířka, interpretace radiální rychlosti, ARo, kinematické vzdálenosti a jejich chyby, rotační křivka, velmi hmotné halo, celková hmotnost naší Galaxie, kde se skrývá temná hmota, optická hloubka, Rayleighův - Jeansův zákon, zářivá teplota, rovnice přenosu záření, sloupcová hustota HI, rozdělení HI v naší Galaxii a v blízkých spirálních galaxiích.Molekulární vodík v mezihvězdném prostoru. Stabilita molekuly H2, pozorování molekuly CO, sloupcová hustota H2, molekulární oblaka, tvorba hvězd, anomální jevy v rozdělení HI.Vícesložkový model mezihvězdné látky, role supernov. Oblasti vzniku hvězd. Rázové vlny a zahájení gravitačního kolapsu oblaků, Jeansovo kritérium, postupná fragmentace. Počáteční funkce hmotnosti, ZAMS. Věta o viriálu, Helmholtzova-Kelvinova kontrakce. Rozdíl chemického složení hvězd populace I a II. Vývoj hvězd s různou hmotností.

Literatura

Scheffler H., Elsasser H.: Physics of the Galaxy (kap. 4.-5.), Springer, Heidelberg 1987 Spitzer L.: Physical Processes in the Interstellar Medium, J. Willey and Sons, New York 1978 Whittet D.C.B.: Dust in the Galactic Environment, IoP, Bristol 1992 Harwitt M.: Astrophysical Concepts, J. Willey and Sons, New York 1973 Vanýsek V.: Základy astronomie a astrofyziky, Academia Praha 1980ihvezdném plynu a hvezdných atmosférách.

Garant

doc. RNDr. Martin Šolc, CSc.prof. RNDr. Jan Palouš, DrSc.Mgr. Daniela Korčáková, Ph.D.