Astrophysics and Cosmology 390-ERS-2ASK

Profil studiów:ogólnoakademicki
Forma studiów:stacjonarne
Rodzaj przedmiotu:zajęcia do wyboru (Grupa zajęć: Fizyka Teoretyczna)
Dziedzina i dyscyplina nauki: Dziedzina nauk ścisłych i przyrodnicznych, Dyscyplina: Nauki fizyczne
Rok studiów/semestr: 1 rok/2 semestr
Punkty ECTS: 6
Wymagania wstępne:

Bilans nakładu pracy studenta:
- udział w wykładach (30 godz.),
- udział w konwersatorium (30 godz.),
- udział w konsultacjach (15 godz.),
- praca własna studenta w domu (15 godz.),

Przypomnienie: studentom oferowana jest możliwość udziału w nieobowiązkowych konsultacjach.

Wskaźniki ilościowe:
- nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 3 ECTS;
- nakład pracy studenta związany z samodzielna pracą - 3 ECTS.

Metody dydaktyczne: wykład podawczy, wykład konwersatoryjny, metoda heurystyczna, metoda problemowa.

Zasady użycia sztucznej inteligencji (SI):
Podczas zajęć dozwolone jest korzystanie z systemów SI w zakresie:
1. Tłumaczenia maszynowego tekstów źródłowych z języków obcych.
2. Wyszukiwania i organizowania źródeł naukowych.
3. Tworzenia symulacji i modelowania omawianych na wykładzie zjawisk fizycznych.

W przypadku stwierdzenia naruszeń powyższych zasad, osoba kształcąca się może zostać pociągnięta do odpowiedzialności na podstawie odrębnych przepisów dyscyplinarnych.

Tematy podejmowane na Wykładzie:
I. Budowa wnętrza gwiazdy, ewolucja gwiazd:
1. Źródła informacji o kosmosie, promieniowanie ciała doskonale czarnego;
2. Twierdzenie o wiriale. Ujemne ciepło właściwe gwiazdy;
3. Równania budowy wewnetrznej gwiazdy.
4. Transport energii w gwieździe: konwekcja, transport promienisty.
5. Reakcje jądrowe we wnętrzach gwiazd; Jasność Eddingtona.
6. Masa Jeansa. Długość Jeansa
7. Diagram Hertzsprunga-Russela
7. Podwójne układy półrozdzielone: punkty Lagrange'a, paradoks Algola.

II) Astrofizyka relatywistyczna
1. Zakaz Pauliego, Równanie stanu materii zdegenerowanej.
2. Białe karły: podstawowe parametry, masa Chandrasekhara.
3. Gwiazdy neutronowe i pulsary: podstawowe parametry, budowa wewnętrzna, model latarni morskiej.
4. Czarne dziury: horyzont zdarzeń, efekty wokół czarnej dziury, promieniowanie Hawkinga.
5. Fale grawitacyjne: czym są i jakie mają własności? Detektory fal grawitacyjnych. Podwójny pulsar Hulse'a i Taylora, źródło GW150914, GW170817.

III) Kosmologia
1. Metryka Friedmana-Lemaître’a-Robertsona-Walkera, Model kosmologiczny Friedmana-Lemaître’a,
2. Teoria Wielkiego Wybuchu.
3. Ciemna materia i ciemna energia

Tematy podejmowane na Konwersatorium:
I. Budowa wnętrza gwiazdy, ewolucja gwiazd
1. Zadania dotyczące szacowania wydajności różnych źródeł energii w gwieździe: chemicznych, grawitacyjnych i jądrowych. Oszacowanie skal czasowych: Kelvina-Helmholtza, dynamicznej, nuklearnej. Wykorzystanie twierdzenia o wiriale, oszacowanie energii potencjalnej gwiazdy;
2. Wyprowadzenie warunku równowagi hydrostatycznej gwiazdy;
3. Zadania dotyczące reakcji jądrowych we wnętrzach gwiazd: bariera kulombowska, cykle p-p oraz CNO, reakcja 3 alpha;
4. Zadania ilustrujące transport energii w gwieździe (w drodze konwekcji i transport promienisty);
5. Oszacowanie masy Jeansa dla typowego obłoku molekularnego;

II) Astrofizyka relatywistyczna
1. Oszacowanie podstawowych parametrów białego karła i masy Chandrasekhara;
2. Zadania dotyczące szacowania podstawowych parametrów gwiazd neutronowych i pulsarów;
3. Zadania ilustrujące własności czarnych dziur;
4. Obliczanie, za pomocą formuły kwadrupolowej, mocy promieniowania grawitacyjnego najprostszych źródeł;

III) Kosmologia
1. Zadania związane z modelami Friedmana-Lemaitre'a.