Astrofyzika

Garant předmětu:

Milan Červenka

Přednášející:

Milan Červenka, Petr Kulhánek

Cvičící:

Milan Červenka, Petr Kulhánek

Předmět zajišťuje:

katedra fyziky

Anotace:

Přednáška „Astrofyzika“ je volným pokračováním přednášek základních kurzů fyziky. Na relativně poutavé oblasti fyziky si studenti zopakují a prohloubí podstatnou část fyziky (mechaniku, optiku, teorii relativity, kvantovou teorii, záření, atd.).

Požadavky:

Docházka na cvičení a dosažení minimálně 50% úspěšnosti v zápočtovém testu.

Osnova přednášek:

1.Vyjadřování vzdáleností ve vesmíru: astronomická jednotka, Titius-Bodeho vzorec, světelný rok, parsek, paralaxa.

2.Vyzařování absolutně černého tělesa (Planckův zákon, Stefanův-Boltzmannův zákon, Wienův zákon), vyzařování hvězd; relativní a absolutní magnituda, Hertzsprungův-Russelův diagram.

3.Pohyb v centrálním gravitačním poli Keplerova úloha.

4.Elementární částice a interakce (úvod).

5.Základy fyziky hvězd: hydrostatická rovnováha hvězdy, termojaderné reakce, přenos energie ve hvězdách, Vogtův-Russelův teorém.

6.Vznik hvězd Jeansovo kritérium, gravitační kolaps, pohyb po Hertzsprungově-Russelově diagramu.

7.Závěrečná vývojová stádia hvězd: bílí trpaslíci, neutronové hvězdy (pulsary), černé díry.

8.Speciální teorie relativity: události, Lorentzova transformace, prostoročasový interval, světočára, vlastní čas.

9.Základní myšlenky obecné teorie relativity, princip ekvivalence, lokální inerciální soustava, světlo v gravitačním poli, geodetika, Schwarzschildova metrika.

10.Aplikace Schwarzschildovy metriky: deformace prostoru v gravitačním poli, chod času v gravitačním poli.

11.Pohyb v gravitačním poli z pohledu obecné teorie relativity: Eulerova rovnice, kruhová orbita.

12.Úvod do kosmologie: Olbersův paradox, kosmologický princip, Hubbleův-Lemaiterův zákon, kosmologický posuv, Fridmanova rovnice.

13.Geometrie vesmíru, FRW metrika.

14.Šíření světla v rozpínajícím se vesmíru, kosmologický posuv, objem vesmíru, horizont částice, inflace.

Osnova cvičení:

1.Orientace na obloze: obzorníkové a rovníkové souřadnice, hvězdný čas.

2.Gravitace uvnitř koule, aplikace: tunel skrz Zeměkouli; viriálový teorém.

3.Pohyb v centrálním gravitačním poli (příklady), kosmické rychlosti, cestování v rámci sluneční soustavy.

4.Částice a interakce skládání složených částic z kvarků, Feynmanovy diagramy.

5.Srážky částic příklady.

6.Základy fyziky hvězd: příklady.

7.Základní myšlenky speciální teorie relativity: příklad fotonové hodiny, dilatace času, kontrakce délek.

8.Minkowského metrika, aplikace speciální teorie relativity: Dopplerův jev pro světlo.

9.Aplikace speciální teorie relativity: cesta do středu Galaxie (mezihvězdný let).

10.Aplikace obecné teorie relativity: Gravitační Dopplerův jev, hodiny na telekomunikační družici (systém GPS).

11.Pohyb v gravitačním poli z pohledu obecné teorie relativity: příklady pád do černé díry, poslední stabilní orbita kolem černé díry, kruhová orbita světla kolem černé díry.

12.Modely rozpínání vesmíru příklady řešení Fridmanovy rovnice.

13.Kosmologie příklady.

14.Zápočtový test.

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. Sylaby k k jednotlivým přednáškám a cvičením (dostupné na Moodle předmětu).

2. Bradley W. Carroll, Dale A. Ostlie , An Introduction to Modern Astrophysics, Cambridge University Press; 2nd edition, 2017

3. Andrew Liddle, An Introduction to Modern Cosmology, Wiley; 3rd edition, 2015

4. James Hartle, Gravity: An Introduction to Einstein's General Relativity, Pearson Education Limited, 2013

5. Edwin F. Taylor, John Archibald Wheeler, Exploring Black Holes: Introduction to General Relativity 1st Edition, Addison Wesley Longman; 1st edition, 2000

6. David Griffiths, Introduction to Elementary Particles, Wiley-VCH; 2nd edition, 2008, (kapitoly 1 a 2).

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út	místnost T2:C3-132 Červenka M. 12:45–14:15 (přednášková par. 1) Dejvice T2:C3-132místnost T2:C2-83 Červenka M. 16:15–17:45 (přednášková par. 1 paralelka 102) Dejvice cvičebna
St
Čt	místnost T2:C4-363 Červenka M. 09:15–10:45 (přednášková par. 1 paralelka 103) Dejvice Cvicebnamístnost T2:C4-363 Červenka M. 11:00–12:30 (přednášková par. 1 paralelka 104) Dejvice Cvicebna
Pá	místnost T2:C2-83 Červenka M. 09:15–10:45 (přednášková par. 1 paralelka 101) Dejvice cvičebna

Předmět je součástí následujících studijních plánů: