Współczesne zagadnienia astrofizyki teoretycznej

brak

przedmiot fakultatywny

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( 60 godz.):

- udział w wykładach - 60 godz.

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( 90 godz.):

- przygotowanie do bieżących zajęć- 45 godz.

- przygotowanie do egzaminu- 45 godz.

Łącznie: 150 godz. (6 ECTS)

W1: zna wybrane współcześnie badane zagadnienia fizyki planet, gwiazd, galaktyk (efekt kierunkowy K_W06)

W2: zna wybrane współczesne metody badania budowy i ewolucji planet, gwiazd, galaktyk (efekt kierunkowy K_W07, K_W08)

U1: potrafi wyszukać, zainstalować i uruchomić wybrany program komputerowy dotyczący badania fizyki planet, gwiazd, galaktyk (efekt kierunkowy K_U02)

U2: potrafi zinterpretować i omówić wyniki modelowania numerycznego (efekt kierunkowy K_U07)

K1: ma świadomość dostępności wielu możliwych metod i kodów numerycznych wiodących do rozwiązania zagadnień astrofizycznych (efekt kierunkowy K_K01)

wykład problemowy

- wykład problemowy

Wykłady zapoznają słuchacza z aktualnym stanem badań w dziedzinie astrofizyki teoretycznej. Prowadzone są przez kilku wykładowców, z których każdy prezentuje tematykę pokrewną do swoich badań. Ponieważ astrofizyka teoretyczna w otatnim czasie nierozłącznie związana jest z obliczeniami numerycznymi, w zakres przedmiotu wchodzą również zajęcia przy komputerach.

część 1: procesy fotojonizacyjne w astrofizyce

Tematyka tej części zajęć obejmuje prezentację cech obserwacyjnych zjonizowanych obiektów gazowo-pyłowych, jakimi są obszary HII oraz mgławice planetarne, szczegółowe omówienie procesów atomowych zachodzących w tych środowiskach, ze szczególnym uwzględnieniem fotojonizacji i rekombinacji oraz powstawania mgławicowych linii emisyjnych. Dodatkowo studenci poznają najpowszechniejszy, ciągle rozwijany i ogólnie dostępny kod numeryczny CLOUDY, symulujący równowagę jonizacyjną w obłokach oraz syntetyzujący emitowane widmo.

część 2: procesy hydrodynamiczne w astrofizyce

Tematyka tej części zajęć obejmuje prezentację podstawowych zjawisk hydrodynamicznych w astrofizyce. W ramach wykładu wprowadzane są podstawy teoretyczne astrofizycznej mechaniki płynów, a następnie omawiane są zagadnienia dotyczące ewolucji pozostałości supernowych, dysków akrecyjnych oraz kilku kluczowych niestabilności płynowych takich jak niestabilność konwektywna, niestabilność grawitacyjna, niestabilność termiczna i niestabilność Kelvina-Helmholtza. W części praktycznej zajęć studenci zapoznają się z techniką płynowych symulacji numerycznych w astrofizyce. Do tego celu wykorzystany jest publicznie dostępny kod hydrodynamiczny Piernik. W trakcie zajęć wykonywane są proste eksperymenty numeryczne mające na celu demonstrację wymienionych wyżej zjawisk.

część 3: układy planetarne, analiza modelowa danych obserwacyjnych z uwzględnieniem rezonansów i migracji

Tematyka tej części obejmuje techniki detekcji planet, takich jak prędkości radialne, chronometraż tranzytów, obrazowanie/astrometria. Przedstawione są również metody modelowania obserwacji, tj. optymalizacja chi-kwadrat, w tym optymalizacja z uwzględnieniem więzów narzucanych przez stabilność orbitalną oraz procesy formowania konfiguracji planetarnych na skutek migracji planet w dyskach protoplanetarnych. Omówione jest powstawanie rezonansów ruchów średnich w wyniku migracji zbieżnej. Proces ten badany jest również przy pomocy symulacji numerycznych.

A. K. Pradhan and S. N. Nahar ,,Atomic astrophysics and spectroscopy'' Cambridge University Press 2011

C.J. Clarke, R.F. Carswell „Astrophysical Fluid Dynamics”

B. A. Steves, M. Hendry, A. C. Cameron ,,Extra-Solar Planets. The Detection, Formation, Evolution and Dynamics of Planetary Systems’’ Taylor & Francis 2011

Metody oceniania:

egzamin testowy bądź ustny lub praca pisemna - W1, W2, U1, U2, K1

Kryteria oceniania:

średnia ocena z trzech egzaminów z każdej części przedmiotu

końcowa ocena to średnia ważona z trzech ocen cząstkowych,

ocena 2 ma wagę 0, pozostałe wagę 1

nie dotyczy