Astrofyzika I

Sylabus

* Úvod do astrofyzikální spektroskopie

Historický úvod

Definice veličin popisujících pole záření: monochromatická intenzita záření, rozdělovací funkce fotonů, střední intenzita záření, hustota zářivé energie, tok záření, zářivý výkon, tenzor tlaku záření, koeficient absorpce, koeficient emise, optická hloubka.

Rovnice přenosu záření: odvození, řešení ve vakuu, v absorbujícím prostředí, obecné 1D řešení, momenty rovnice přenosu záření.

Vztah záření a atomů:

Termodynamická rovnováha, lokální termodynamická rovnováha: Planckova funkce, Boltzmannova excitační rovnice, Sahova ionizační rovnice, detailní rovnována.

Non-LTE: teplota, rovnice statistické rovnováhy, zářivé procesy: vázaně-vázané přechody - Einsteinovy koeficienty a vztahy mezi nimi, výpočet koef. absorpce pomocí přiblížení klasického oscilátoru, síla oscilátoru, vázaně-volné přechody: Einstein-Milne vztahy; srážkové procesy: vázaně-vázané přechody, vázaně-volné přechody, volně-volné přechody.

Rozptyl: Thomsonův, Rayleighův a Mieův rozptyl.

Profily spektrálních čar: přirozený profil, rozšíření tlakem, tepelné rozšíření, Voigtův profil, vliv non-LTE na pozorované profily spektrálních čar, mikroturbulence, makroturbulence, rotace, okrajové ztemnění, profil akrečních disků, P Cygni profil.

Diagnostika: nebulární diagnostika, BPT diagramy, rádiové rekombinační čáry HII oblastí, snížení ionizačního potenciálu, P Cygni profily, Balmerův skok, spektrální klasifikace, křivka růstu, rotační diagramy.

Molekulová spektra: rotační spektrum, rotačně-vibrační spektrum, elektron-rotačně-vibrační spektrum, masery.

Spektra jednotlivých typů objektů a Hertzsprungův-Russellův diagram.

* Mezihvězdné prostředí

Fáze mezihvězdného plynu.

HII oblasti: ionizace a rekombinace v mezihvězdném prostředí, ohřev a ochlazování, energetická rovnováha, M42, zbytky pro výbuších supernov, planetární mlhoviny.

Molekuly: tvorba a disociace molekul, pozorování molekuly vodíku a určení koncentrace pomocí molekuly CO, PAH, fullereny.

Chemické procesy v astrofyzice: hlavní skupiny chemických reakcí v mezihvězdných podmínkách, chemické procesy v rozsáhlých obálkách chladných hvězd, izotopické molekuly, frakcionalizace.

Prach: význam prachu, vznik a destrukce prachu, vlastnosti prachových částic, laboratorní studium prachových zrn, ohřev a ochlazování mezihvězdného prachu. Optické vlastnosti prachu - polarizace, Stokesovy parametry, matice rozptylu, Davisův-Greensteinův jev, reflexní mlhoviny, globule, difuzní galaktické světlo.

Vliv mezihvězdného prostředí na procházející záření: mezihvězdná extinkce, Faradayova rotace, difuzní interstellární pásy, absorpce v rezonančních čarách.

HI oblasti: čára H na 21 cm, absropční čáry, IR záření prachu, ohřev a ochlazování, tepelná rovnováha

* Vznik hvězd

Viriálová věta, Jeansovo kritérium, struktura oblaku - filamenty a jejich vliv, rychlá fáze kolapsu, fragmentace oblaku, pomalá fáze kolapsu, Hayashiho linie, destrukce Li a D, T Tauri hvězdy, Herbigovy Ae/Be hvězdy, proces akrece, vliv záření, mag. pole, ambipolární difuze, ohmické difuze a metalicity na proces tvorby hvězd, hnědí trpaslíci, počáteční rozdělení hmotností hvězd, vznik dvojhvězd.

Anotace

Úvod do astrofyzikální spektroskopie: rovnice přenosu záření, opacita, emisivita, zdrojová funkce, Planckova funkce, obsazení hladin, zářivé, srážkové přechody, rozptyl, rozšíření spektrálních čar, spektrální diagnostika, molekulová spektra, masery.

Mezihvězdné prostředí: fáze mezihvězdné látky, HII oblasti, HI oblasti, prach, polarizace a galaktické mag. pole, energetická rovnováha jednotlivých fází, vliv mezihvězdné látky na procházející záření, chemické procesy.

Vznik hvězd: kolaps oblaku, viriálová věta, Jeansovo kritérium, fragmentace oblaku, struktura oblaku, proces akrece, Hayashiho