FYBAF0007 Extragalaktická astrofyzika

Fyzikální ústav v Opavě
léto 2022
Rozsah
3/0/0. 4 kr. Ukončení: z.
Garance
doc. RNDr. Jan Schee, Ph.D.
Fyzikální ústav v Opavě
Předpoklady
Předpokladem účasti na kurzu je zvládnutí Newtonské mechaniky, formulace a řešení pohybových rovnic. Znalost a porozumění zákonů zachovaní energie, momentu hybnosti.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je určen pouze studentům mateřských oborů.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem kurzu je seznámit studenty s metodami měření extragalaktických vzdáleností. Diskuze morfologie, kinematiky a dynamiky Mléčné dráhy. Klasifikace galaxií obecně. Vznik a vývoj velkoškálových struktur v expadujícím Vesmíru.
Výstupy z učení
Po absolovování předmětu bude student rozumět základním principům na kterých je založeno naše chápání vzniku a vývoje galaxií a velkoškálových struktur. Bude vybaven účinými nástroji jako je gravitační lensing, k určování rozložení hmoty ve Vesmíru a určování parametrů Vesmíru. Bude schopen formulovat vlastní modely gravitačních čoček. Konstruovat světelné křivky zářivých zdrojů ovlivněné gravitační čočkou.
Osnova
  • V kurzu budou postupně přednesena následující témata:
  • - Historický úvod, počítání hvězd, Hubbleova expanze.
  • - Newtonův gravitační zákon; sféricky symetrické soustavy; 1. a 2. Newtonův teorém; gravitační pole sféricky symetricky rozložené hmoty, pohyb v gravitačním poli.
  • - Mléčná dráha - morfologie; kinematika a dynamika; černá díra v jádru Mléčné dráhy (Sgr A*); rotační křivka a temná hmota; MACHO a gravitační mikrolensing; teorie MOND.
  • - Svět galaxií - spirální galaxie, eliptické galaxie, Hubbleova klasifikace, de Vacouleursova klasifikace. 
Spirální galaxie - druhy spirálních galaxií; profil povrchového jasu; rotační křivka a temná hmota; spirální ramena jako hustotní vlny.
 Eliptické galaxie - klasifikace; profil povrchového jasu;složení; dynamika.
  • - Škálovací relace - Tullyho-Fisherova a Faberova-Jacksonova relace. 
Černé díry v jádrech galaxií - Schwarzchildův poloměr; poloměr vlivu; kinematická evidence; příklady supermasivních černých děr v galaxiích; korelace mezi hmotou supermasivní černé díry a vlastnotmi galaxií.
  • - Extragalaktické vzdálenosti - žebřík vzdáleností; Cefeidy, SN Ia, povrchový jas galaxií; škálovací relace.
  • - 
Galaxie jako gravitační čočky - gravitační lensing; jednoduché modely (bodová hmota, isotermální sféra); aplikace (určení rozložení hmoty čočky, určení Hubbleovy konstanty).
  • - Barevný vývoj galaxií; historie formování hvězd a barvy galaxie; spektrum galaxií; chemický vývoj galaxií.
  • - Kosmologie - Friedmanův vesmír; kinematika a dynamika expanze; důsledky Friedmanovy expanze; věk vesmíru; kosmické mikrovlné záření; kosmologický rudý posuv.
  • - 
Aktivní galaktická jádra - typy; vlastnosti; motor pohánějící AGJ; akrece; nadsvětelný pohyb; Eddingtonova luminozita.
  • - Velkoškálové struktury; hnízda galaxií; vznik a vývoj velkoškálových struktur.
Literatura
  • B. W. Carroll and D. A. Ostlie. An Introduction to Modern Astrophysics. Addison-Wesley Publishing Company, 1996.
  • P. Schneider etal. Extragalactic Astronomy and Cosmology. Springer, 2006.
  • H. Mo, F. Van den Bosh and S. White. Galaxy Formation and Evolution. Cambridge University Press, 2010.
  • Binney and S. Tremaine. Galactic Dynamics. Princeton University Press, New Jersey, 1987
  • V. Vanýsek. Základy astronomie a astrofyziky. Academia Praha, 1980.
Výukové metody
Výuka bude probíhat formou přednášek a diskuzí na dané téma v oblasti extragalaktické astrofyziky.
Metody hodnocení
Na začátku kurzu bude studentům zadán semestrální úkol z oblasti extragalaktiky. Jeho splnění bude předpokladem k zápisu studenta k ústní zkoušce.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích léto 2021, léto 2023, léto 2024.