Навчально-тематичний план лекцій І семінарських занять



Скачати 118.74 Kb.
Дата конвертації22.02.2017
Розмір118.74 Kb.




Вступ до астрофізики високих енергій
Викладач: м.н.с. Якубовський Дмитро Анатолійович.

НАВЧАЛЬНО-ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН ЛЕКЦІЙ І СЕМІНАРСЬКИХ ЗАНЯТЬ




лекції

Назва лекції

Кількість годин

лекції

семінари/ лаборат., практичні

самост. робота

Інші форми контр.

Змістовий модуль 1

1.

Приймачі електромагнітного випромінювання. Вимірювання кутових координат та часу приходу електромагнітного випромінювання.




1

1




2.

Вимірювання енергії та поляризації електромагнітного випромінювання. Вплив атмосфери.




1

1




3.

Випромінювання та детектування нейтрино.




1

1




4.

Випромінювання та детектування космічних променів.




1

1




5.

Вимірювання лінійних відстаней до космічних об’єктів та їх мас.




1

1




Модульна контрольна робота (аудиторна)




1







Змістовий модуль 2

6.

Параметри зірок. Діаграма Герцшпрунга-Рассела.




1

1




7.

Еволюція зірок різних мас.




1

1




8.

Компактні залишки зірок.




2

2




9.

Галактики та еволюція галактик.




1

1




10.

Активні ядра галактик (АЯГ). Модель уніфікації АЯГ.




2

1




11.

Групи та скупчення галактик.




1

1




12.

Великомасштабна структура Всесвіту. Основи космології.




2

2




Модульна контрольна робота (аудиторна)




1









Змістовий модуль 1 «Аналіз інформації від космічних джерел»

Лекція 1. Приймачі електромагнітного випромінювання. Вимірювання кутових координат та часу приходу електромагнітного випромінювання – 1 год.

Огляд електромагнітного випромінювання. Одиниці виміру. Методи вимірювання електромагнітного випромінювання, типи приймачів. Методи вимірювання кутових координат, приклади інструментів, їх характеристики. Вимірювання часу приходу фотонів.


Лекція 2. Вимірювання енергії та поляризації електромагнітного випромінювання. Вплив атмосфери – 1 год.

Вплив атмосфери – «вікна прозорості», турбулентність, рефракція, екстинкція. Методи вимірювання енергії фотонів. Поляризація електромагнітного випромінювання та методи її вимірювання.


Лекція 3. Випромінювання та детектування нейтрино – 1 год.

Типи космічних нейтрино – реліктові, залишки термоядерного синтезу, залишки вибухів масивних наднових, космічні нейтрино високих та надвисоких енергій. Огляд джерел космічних нейтрино та методів їх детектування.


Лекція 4. Випромінювання та детектування космічних променів1 год.

Характеристики спостережуваних космічних променів. Сонячні, галактичні та позагалактичні космічні промені. Ефект Грейзена-Зацепіна-Кузьміна. Детектування космічних променів.


Лекція 5. Вимірювання лінійних відстаней до космічних об’єктів та їх мас – 1 год.

Непрямі методи вимірювань в астрономії, їх особливості. Огляд методів вимірювання відстаней до космічних об’єктів та їх мас.


Семінар 1. Розвязок задач. Модульна контрольна робота – 1 год.

Розв’язок задач по аналізу інформації від космічних джерел. Модульна контрольна робота з аналізу інформації від космічних джерел – 3 задачі на 45 хвилин.


Контрольні питання:

  1. «Вікна прозорості» атмосфери для електромагнітного випромінювання, їх походження.

  2. Принцип дії радіотелескопів, антенна та шумова температури.

  3. Приймачі ІЧ, оптичного та УФ випромінювання.

  4. Принципи детектування та характеристики детекторів рентгенівського та гамма-випромінювання.

  5. Критерій Релея та кутова роздільна здатність окремих телескопів.

  6. Комбінація багатьох телескопів. Апертурний синтез та радіоінтерферометрія з наддовгою базою (РНДБ).

  7. Кутове розділення рентгенівських та гамма-інструментів.

  8. Вимірювання часу приходу випромінювання та його важливість для аналізу компактних об’єктів.

  9. Методи вимірювання енергії електромагнітного випромінювання.

  10. Поляризація електромагнітного випромінювання, вимірювання поляризації.

  11. Джерела космічних нейтрино та методи їх детектування.

  12. Космічні промені – сонячні, галактичні та позагалактичні. Обрізання космічних променів надвисоких енергій (ефект Грейзена-Зацепіна-Кузьміна).

  13. Існуючі методи вимірювання відстані.

  14. Методи вимірювання маси космічних об’єктів.


Змістовий модуль 2 «Основи астрофізики та космології»

Лекція 6. Параметри зірок. Діаграма Герцшпрунга-Рассела – 1 год.

Термоядерний синтез як джерело енергії зірок. Оцінка маси та радіуса зірок типу Сонця. Зв'язок між масою, радіусом, світністю та температурою поверхні зорі. Діаграма Герцшпрунга-Рассела, типи зірок.


Лекція 7. Еволюція зірок різних мас1 год.

Модель еволюції зірок. Еволюція маломасивних зірок: горіння гелію, стадія гігантів, утворення планетарної туманності. Еволюція зірок сонячної маси: утворення білих карликів. Еволюція масивних зірок: спалахи наднових, утворення нейтронних зірок або чорних дір. Залишки наднових та утворення нових зірок.


Семінар 2. Задачі з еволюції зірок та залишків наднових1 год.

Розв’язок задач з еволюції зірок та залишків наднових.


Лекція 8. Компактні залишки зірок – 1 год.

Вироджений електронний газ як джерело протидії гравітації, білі карлики. Обмеження Чандрасекара на масу білих карликів. Охолодження білих карликів та обмеження на час існування Всесвіту. Вироджений нейтронний газ, нейтронні зірки. Пульсари як підтвердження існування нейтронних зірок. Поріг маси нейтронних зірок, чорні дірки сонячної маси. Акреція на компактні об’єкти, Едингтонівська світність.


Семінар 3. Задачі з фізики компактних залишків зірок1 год.

Розв’язок задач з еволюції зірок та залишків наднових.


Лекція 9. Галактики та їх типи. Еволюція галактик – 1 год.

Спостереження та класифікація галактик. Співвідношення Таллі-Фішера та Фабер-Джексона. Складові компоненти галактик. Формування галактик – оцінки за порядком величини. Середня відстань між галактиками, зіткнення галактик. Еволюція галактик.


Лекція 10. Активні ядра галактик (АЯГ) – 1 год.

Спостереження та класифікація АЯГ. Порівняння ефективності механізмів випромінювання АЯГ. Акреція на надмасивні чорні дірки. Відмінність Сейфертів І та ІІ – затіняючий тор. Відмінність радіогалактик, радіо гучних квазарів та блазарів – кут нахилу до ультра-релятивістського джету. «Велика схема» уніфікації АЯГ.


Семінар 4. Задачі з фізики галактик та АЯГ2 год.

Розв’язок задач з фізики галактик та АЯГ.


Лекція 11. Групи та скупчення галактик – 1 год.

Спостереження груп та скупчень галактик. Гравітаційно зв’язані структури. Міжгалактичний гарячий газ, його температура та маса. Проблема «прихованої маси» та її можливі пояснення.


Лекція 12. Великомасштабна структура Всесвіту (ВСВ). Основи космології – 1 год.

Спостереження ВСВ. Надскупчення, стіни, войди. Однорідність та ізотропія Всесвіту. Космологічний принцип. Розширення Всесвіту, закон Габбла. Основи космології.



Семінар 5. Задачі з груп, скупчень галактик, ВСВ та основ космології. Модульна контрольна робота2 год.

Розв’язок задач з фізики груп, скупчень галактик, ВСВ та основ космології. Модульна контрольна робота з основ астрофізики та космології – 3 задачі на 45 хвилин.



Контрольні питання:

  1. Оцінки радіусу та маси зірок типу Сонця з умови «включання» термоядерного синтезу.

  2. Оцінка світності зірок типу Сонця. Зв'язок між світністю та температурою поверхні («головна послідовність»).

  3. Діаграма Герцшпрунга-Рассела, типи зірок.

  4. Накопичення гелію, перехід на стадію гігантів.

  5. Спалах та горіння гелію.

  6. Подальша еволюція звичайних та мало масивних зірок. Планетарні туманності, білі карлики.

  7. Еволюція масивних зірок. Вибух масивних наднових.

  8. Залишки наднових та їх еволюція. Утворення нових зірок.

  9. Вироджений електронних газ. Спрощене рівняння стану білих карликів.

  10. Модель охолодження білих карликів та обмеження на час існування Всесвіту.

  11. Вироджений нейтронний газ. Спрощене рівняння стану нейтронних зірок.

  12. Пульсари як свідоцтво існування нейтронних зірок.

  13. Поріг маси нейтронних зірок. Чорні дірки сонячної маси.

  14. Спостереження чорних дірок сонячної маси – масивні подвійні системи. Акреція речовини в подвійних системах. Едингтонівська світність.

  15. Типи галактик. Складові компоненти галактик – диск, балдж, гало.

  16. Спрощена модель утворення галактик. Радіус та маса галактик.

  17. Зіткнення та взаємодія галактик.

  18. Співвідношення Таллі-Фішера (для спіральних галактик) та Фабер-Джексона (для еліптичних галактик). Галактики низької поверхневої яскравості.

  19. Типи АЯГ. Спостереження АЯГ.

  20. Акреція на надмасивні чорні дірки як джерело енергії АЯГ.

  21. Затіняючий тор як причина відмінності Сейфертів І та ІІ.

  22. Ультра-релятивістський джет як причина відмінності радіогалактик, радіо-гучних квазарів та блазарів.

  23. «Велика схема» уніфікації АЯГ.

  24. Рух галактик у групах та скупченнях. Віріальна маса галактик та скупчень.

  25. Гарячий газ в галактиках та скупченнях.

  26. Проблема «прихованої маси», її можливі пояснення.

  27. Спостереження ВСВ. Однорідність та ізотропія Всесвіту. Космологічний принцип.

  28. Розширення Всесвіту, закон Габбла.

  29. Основи космології. Густина матерії в сучасному Всесвіті. Домінування випромінювання в ранньому Всесвіті, модель Великого Вибуху.



Перелік питань на залік (іспит):

  1. Методи вимірювання електромагнітного випромінювання, типи приймачів.

  2. Чутливість приймачів радіовипромінювання та одиничних фотонів.

  3. Вимірювання кутових координат електромагнітного випромінювання – огляд інструментів та характеристик їх кутової роздільної здатності.

  4. Вплив земної атмосфери на характеристики космічного електромагнітного випромінювання.

  5. Вимірювання енергії електромагнітного випромінювання – огляд інструментів та характеристик їх спектральної роздільної здатності.

  6. Вимірювання часу приходу та поляризації електромагнітного випромінювання – огляд та принцип дії інструментів.

  7. Випромінювання та детектування нейтрино – огляд та принцип дії інструментів.

  8. Випромінювання та детектування космічних променів – огляд та принцип дії інструментів. Сонячні, галактичні та позагалактичні космічні промені.

  9. Методи визначення відстані до космічних об’єктів.

  10. Методи визначення маси космічних об’єктів.

  11. Зірки за порядком величини – маса, радіус, світність. Спрощена модель зірок типу Сонця. Діаграма Герцшпрунга-Рассела, типи зірок.

  12. Еволюція зірок малої, сонячної та великої маси. Наднові, залишки наднових. Гіпернові та гамма-спалахи, модель колапсара. Утворення нових зірок.

  13. Білі карлики – спрощене рівняння стану. Охолодження білих карликів.

  14. Нейтронні зірки – спрощене рівняння стану. Пульсари. Поріг маси нейтронних зірок.

  15. Чорні дірки сонячної маси. Масивні подвійні системи, акреція речовини. Едингтонівська світність.

  16. Галактики, типи галактик. Складові компоненти галактик. Спрощена модель утворення галактик. Зіткнення галактик.

  17. Співвідношення Таллі-Фішера та Фабер-Джексона, галактики з низькою поверхневою яскравістю. Ротаційні криві та гало «темної матерії». Розподіли темної матерії.

  18. Активні ядра галактик (АЯГ), типи АЯГ. «Велика схема» уніфікації АЯГ.

  19. Групи та скупчення галактик. Гало гарячого газу. Проблема «прихованої маси» та її можливі пояснення.

  20. Властивості великомасштабної структури Всесвіту та реліктового електромагнітного випромінювання. Однорідність та ізотропія Всесвіту. Розширення Всесвіту, закон Хаббла. Основи космології.



Поза аудиторна робота студентів:

  1. Чутливість детекторів – випадки детектування радіохвиль та одиничних частинок.

  2. Модель спалаху наднових типу Іа.

  3. Гамма-спалахи та модель гіпернових. Модель колапсару.

  4. Галактики низької поверхневої яскравості.

  5. Ротаційні криві спіральних галактик, необхідність введення «темної матерії».

  6. Розподіли темної матерії – псевдо-ізотермальний, Наварро-Френка-Вайта.

  7. Реліктове електромагнітне випромінювання – середня температура та ізотропія.


Рекомендована література

  1. Шапиро С., Тьюкольски С. Черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды. - М.: Мир. - 1985. - Т.1 (гл.1-4); т.II (гл.9-12, 14-15, 18).

  2. Д.Якубовський, Г.Іващенко. Курс з методів астрономії та астрофізики (електронний препринт, див. http://virgo.org.ua/~dima806/astro_cosmo/kurs_ukr.pdf), стор. 3-73.

  3. А. Неронов. Курс з астрофізики частинок (електронний препринт, див. http://virgo.org.ua/~dima806/astro_cosmo/Astroparticle.pdf), стор. 4-66.



Програму склав: м.н.с. Якубовський Д.А.


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка