Předmět Astrofyzika II (NAST014)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu NAST014 - Astrofyzika II, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova v Praze (UK).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Sylabus

1 Úvod 1.1 Vznik teorie 1.2 Model našeho Slunce Lithiový problém Neutrinový problém3 Stavová rovnice 3.1 Střední molekulová hmotnost Atomová hmotnost Látkové množství, gramatom, grammolekula Molární hmotnost, molekulová hmotnost Střední molekulová hmotnost 3.2 Ideální plyn 3.3 Tlak záření 3.4 Elektronová degenerace Úplná degenerace 3.5 Částečná ionizace v povrchových vrstvách Iterační řešení Složitější stavové rovnice Kompaktní objekty4 Základní rovnice stavby hvězd 4.1 Rovnice zachování hmoty 4.2 Pohybová rovnice a rovnice hydrostatické rovnováhy 4.3 Rovnice tepelné rovnováhy 4.3.1 Proton-protonový řetězec 4.3.2 CNO cyklus 4.3.3 Přeměna hélia na uhlík a další reakce 4.3.4 Tepelná rovnováha a změny entropie 4.4 Rovnice přenosu energie 4.4.1 Rovnice zářivého přenosu energie * (odvození rovnice přenosu záření viz NAST013 Astrofyzika I, zdroje opacity viz NAST024 Elementární procesy) Rovnice přenosu záření ve sférické symetrii Integrální veličiny 1. integrál rovnice přenosu 2. integrál rovnice přenosu Rozvoj skoro izotropní intenzity Kirchhoffův zákon Rosselandova střední opacita Odhad střední volné dráhy a toku Poznámka o difuzním formalismu 4.4.2 Rovnice konvektivního přenosu energie Podmínka pro konvekci Odvození adiabatického gradientu teploty Jednotný zápis zářivé a konvektivní rovnováhy Podpovrchové vrstvy5 Matematická struktura rovnic hvězdného nitra 5.1 Stacionární model 5.2 Vývojový model 5.3 Dynamický model6 Počáteční a okrajové podmínky 6.1 Počáteční podmínky 6.2 Okrajové podmínky v centru 6.3 Okrajové podmínky na povrchu 6.3.1 Fotosféra 6.3.2 Podfotosférické vrstvy7 Henyeova numerická metoda integrace vnitřních částí hvězdy 7.1 Metoda úplné linearizace Diskretizace Okrajové podmínky v centru Vnější okrajové podmínky Linearizace Iterace Časový krok 7.2 Meze linearizace8 Vývoj osamocené hvězdy 8.1 Ilustrativní příklad: vývoj hvězdy o hmotnosti 4 M_Slunce 8.2 Odlišnosti hvězdného vývoje v závislosti na hmotnosti hvězdy Vliv počátečního obsahu hélia a těžších prvků9 Srovnání předpovědí teorie hvězdného vývoje s pozorováním 9.1 Jak získávat pozorovací data? Zářivý výkon hvězdy Efektivní teplota hvězdy Hmotnosti a poloměry hvězd Diagram V versus (B-V) pro hvězdokupy 9.2 Vysvětlení hlavních rysů Hertzsprungova-Russellova diagramu 9.3 Projevy vývoje ve hvězdokupách 9.4 Projevy vývoje ve dvojhvězdách 9.5 Změny chemického složení pozorované ve spektrech 9.6 Test vnitřní struktury hvězd pomocí apsidálního pohybu 9.6.1 Apsidální pohyb v klasické mechanice 9.6.2 Relativistický apsidální pohyb 9.6.3 Celkový apsidální pohyb 9.7 Projevy vývoje za dobu lidské historie10 Jednoduché analytické modely a odhady 10.1 Polytropní děj Konkrétní případ stavové rovnice hvězdné látky Obecnější odvození z 1. věty termodynamické 10.2 Laneova-Emdenova diferenciální rovnice 10.3 Polytropní modely hvězd Hustota Tlak Teplota Hmota obsažená v kouli Srovnání polytropních modelů se standardním modelem Slunce Chandrasekharova mez11 Hvězdný vítr a ztráta hmoty z hvězd 11.1 Observační fakta Pozorovací důkazy větru u chladných hvězd Důkazy pro horké hvězdy Úniková rychlost 11.2 Parkerova teorie větru u chladných hvězd Nestabilita isotermální atmosféry Hydrodynamické rovnice 11.3 CAK teorie hvězdného větru řízeného zářením Zrychlení působené zářením Vliv metalicity na vítr Časová modulace hvězdného větru 11.4 Vliv hvězdného větru na vývoj hvězd Parametrický popis větru Vliv větru12 Vliv rotace 12.1 Rocheův model a jednoduché odhady Odhady poloměrů hvězd Minimální rotační perioda Maximální rotační perioda 12.2 Modely hvězdného vývoje se započtením rotace Vektorový tvar rovnic stavby Různé modely rotujících hvězd 12.3 Některé výsledky vývoje rotujících hvězd Vývoj rotační rychlosti Vliv na vývojové dráhy v HR diagramu Vliv na povrchové chemické složení Srovnání s pozorováním Vliv metalicity na rotační nestabilitu13 Vývoj dvojhvězd 13.1 Rocheův model a jednoduché odhady Fyzikální klasifikace dvojhvězd 13.2 Výpočet hvězdného vývoje ve stadiu výměny hmoty Vzdálenost složek dvojhvězdy Nekonzervativní přenos hmoty Model hvězdného nitra 13.3 Některé výsledky modelování vývoje dvojhvězd Příklad konkrétní dvojhvězdy 4 M_Slunce a 3,2 M_Slunce 13.4 Modely vývoje dvojhvězd versus pozorování Vývojový paradox Hvězdy se závojem Excentrické dráhy Magnetické polary14 Pulsace hvězd * 14.1 Radiální pulsace sférických hvězd 14.1.1 Podmínka pro vznik pulsací 14.1.2 Opacitní mechamismus pulsací 14.1.3 Hrubý odhad periody radiálních pulsací 14.1.4 Vztahy perioda - zářivý výkon - barva 14.2 Kinematika neradiálních pulsací 14.2.1 Sektorální pulsace rotujících hvězd 14.3 Hydrodynamika pro jednoduché vlnění * (vlnění ve 3D a asteroseismologie viz NAST001 Sluneční fyzika) Základní rovnice hydrodynamiky Rovnovážný stav Perturbace 14.3.1 Akustické vlny v homogenním prostředí (p-módy) 14.3.2 Vnitřní gravitační vlny (g-módy) 14.3.3 Povrchové gravitační vlny (f-módy) Přesná sférická řešení15 Gravitační kolaps protohvězd 15.1 Způsoby ochlazování 15.2 Vývoj před hlavní posloupností, Hayashiho linie Počáteční kolaps protohvězd (k Hayashiho linii) Kolaps ke hlavní posloupnosti (od Hayashiho linie) Poloha Hayashiho linie 15.3 Minimální Jeansova hmotnost 15.4 Eddingtonova mez16 Explozivní stadia ve vývoji hvězd 16.1 Supernovy vznikající kolapsem jádra Energetická bilance Pozorování neutrin ze SN 1987 A 16.1.1 Mechanismus neutrinové bomby 16.1.2 Záblesky záření gama (GRB) 16.1.3 Nukleosyntéza r-procesem 16.1.4 Dosvit a zbytky po supernovách 16.2 Supernovy vznikající explozí bílého trpaslíka 16.2.1 Laminární rychlost deflagrace 16.2.2 Chapmanova-Jouguetova rychlost detonace 16.2.3 Rayleighova-Taylorova nestabilita17 Typy pozorovaných hvězd a jejich vývojová stadia * 17.1 Horké hvězdy spektrálního typu O a Wolfovy-Rayetovy hvězdy O hvězdy Wolfovy-Rayetovy hvězdy Podtrpaslíci O 17.2 Hvězdy spektrálního typu B 17.2.1 Chemicky pekuliární Bp hvězdy 17.2.2 Pulsující beta Cep hvězdy 17.2.3 Pomalu pulsující B hvězdy (SPB) 17.2.4 Hvězdy se závojem (Be stars) 17.2.5 Svítivé modré proměnné (LBV) 17.3 Hvězdy spektrálních typů A a F 17.3.1 Chemicky pekuliární Am hvězdy 17.3.2 Magnetické Ap hvězdy 17.3.3 Pulsující delta Scuti hvězdy 17.3.4 SX Phe hvězdy 17.3.5 gamma Dor hvězdy 17.3.6 Lithium a berylium u F a G hvězd 17.4 Chladné G, K a M hvězdy 17.4.1 Chromosféricky aktivní hvězdy: UV Cet, BY Dra, aj Hvězdy typu UV Cet Hvězdy typu BY Dra Skvrnité hvězdy typu RS CVn Těsné dvojhvězdy typu W UMa Hvězdy typu FK Com 17.4.2 Pulsující hvězdy: Cefeidy, Miry, R CrB a AGB hvězdy Cefeidy Hvězdy typu W Vir Hvězdy typu RR Lyr Miry Hvězdy typu R CrB Hvězdy asymptotické větve obrů (Asymptotic Giant Branch Stars, AGB) Hvězdy typu RV Tau 17.5 Hvězdy v raných vývojových stadiích 17.5.1 T Tauri hvězdy 17.5.2 FU Ori hvězdy17.6 Hvězdy v pozdních vývojových stadiích 17.6.1 Bílí trpaslíci a ZZ Ceti hvězdy Bílí trpaslíci ZZ Cet hvězdy 17.6.2 Novy, kataklyzmatické proměnné a polary Rekurentní novy Trpasličí novy Polary typu AM Her Intermediální polary DQ Her Hvězdy typu AM CVn 17.6.3 Supernovy

Literatura

Harmanec P., Brož M.: Stavba a vývoj hvězd, Matfyzpress, Praha, 2011Carrol B.W., Ostlie D.A: An Introduction to Modern Astrophysics, Pearson, Addison Wesley, San Francisco, 2007Kippenhahn R., Weigert A.: Stellar structure and evolution, Springer, Heidelberg 1994 Schatzman E.L., Praderie F.: The Stars, Springer, Heidelberg 1993 Stix, M.: The Sun. An Introduction, Astronomy and Astrophysics Library, Springer-Verlag, Berlin, 2002Rose W.K.: Advanced Stellar Astrophysics, Cambridge University Press, Cambridge, 1998Bohm-Vitense E.: Introduction to Stellar Astrophysics, Vol. 1-3, CUP 1992 Harwitt M.: Astrophysical Concepts, J. Willey and Sons, New York 1973 Hansen C.J., Kawaler S.D.: Stellar Interiors, Springer, Heidelberg 1994 Mihalas D.: Stellar Atmospheres, W.H. Freeman and Co., San Francisco 1980 Tayler R.J.: The Stars: their structure and evolution, CUP 1994 Vanýsek V.: Základy astronomie a astrofyziky, Academia, Praha 1980

Garant

prof. RNDr. Petr Harmanec, DrSc.Mgr. Miroslav Brož, Ph.D.