Vybrané kapitoly z astrofyziky

Tento předmět, který je vyučován v každém zimním semestru, zastřešuje (obvykle) tři tématicky nezávislé kurzy, jejichž cílem je seznámit posluchače s aktuálním stavem poznání v různých astrofyzikálních (nebo astrofyzice blízkých) oborech. Úspěšné složení zkoušky je podmíněno vypracováním zkouškových (domácích) úkolů ze všech povinných témat daného semestru (níže znevýrazněných kaštanově) a předvedením použitých postupů a získaných (správných) výsledků zkoušejícímu (či celé třídě). Známka je odvozena z míry správnosti řešení. Předmět lze zapisovat opakovaně. S jakýmikoli dotazy (týkajícími se předmětu) kontaktujte Jaroslava Haase, nejlépe pomocí emailu na adresu "haas" (na serveru) "sirrah.troja.mff.cuni.cz".


Zkouškové domácí úkoly pro zimní semestr akademického roku 2017/18

Zadání jsou ke stažení níže, prozatím u dvou ze čtyř povinných kurzů. Mezní termín pro odevzdání je 30.9.2018, ale hodil by se mi nějaký ten den na kontrolu výsledků... Je povoleno použití jakýchkoli informačních zdrojů (včetně konzultací s přednášejícími či ostatními studenty). Přeji příjemnou zábavu.


Program zimního semestru akademického roku 2017/18

The emerging variety of binary systems among objects with gas-and-dust envelopes
Anatoly Miroshnichenko (University of North Carolina at Greensboro, USA)

- v učebně TAU: středa 4.10. (14:00)
- prezentace k přednášce: 1
- abstrakt:

The presence of circumstellar material in stellar systems is an indicator of accretion, mass loss, or mass transfer. Properties of underlying stars in such objects are distorted by this material, but they exhibit different types of brightness and spectral variations which help to reveal their nature. We study a group of objects that contains a hot star as well as circumstellar dust and gas. One of the main explanations of the origin of the circumstellar material in this group called FS CMa type objects is mass transfer in a binary system. I will review our data on several recently discovered binaries with different properties and show what and how we learned about the system components and evolutionary status.

The dark side of galaxy evolution
Rhys Taylor (Astronomický ústav Akademie věd České republiky, Praha)

- v učebně TAU: středa 11.10. (14:00); středa 18.10. (14:00); středa 25.10. (14:00); středa 1.11. (14:00)
- prezentace k přednáškám: 1, 2, 3, 4
- abstrakt:

The aim is to give a general overview of galaxy evolution with a focus on environmental effects: how the life of a galaxy varies depending on whether it is in a void, filament, group or cluster; what effects are at work on galaxies in different environments and whether they experience minor or dramatic changes as a result. There will also be a discussion on some of the current controversies in this area, especially regarding successes and failures of dark matter and the standard model of cosmology.

Emission-line spectroscopy and analysis
Robert Williams (Space Telescope Science Institute & Johns Hopkins University, Baltimore, USA)

- zkouškový domácí úkol: zadání, Nova.jpeg, Nova.fits, PlanetaryNebula.jpeg, PlanetaryNebula.fits
- v učebně TAU: pondělí 6.11. (15:40); pátek 10.11. (13:10); úterý 14.11. (16:30); středa 15.11. (14:00)
- prezentace k přednáškám: 1, 2, 3, 4
- přehled témat jednotlivých přednášek:

1) Emission spectra; spectroscopic notation; atomic processes; interaction rates; cross sections
2) The photoionization cycle; ionization calculations; level populations; critical densities; transition probabilities; selection rules; excitation mechanisms for levels/lines; electron temperature
3) Hydrogen recombination spectrum; the Balmer decrement; H-beta recombination coefficient; mass determination from H-beta flux; emission-line chart; element abundance determinations
4) BPT & VO diagrams; atomic physics e-databases; emission line identification procedure; line identification exercise using e-databases

Vulkanismus ve sluneční soustavě
Petr Brož (Geofyzikální ústav Akademie věd České republiky, Praha)

- zkouškový domácí úkol: zadání
- v učebně TAU: středa 22.11. (14:00); středa 29.11. (14:00); středa 6.12. (14:00); středa 13.12. (14:00)
- prezentace k přednáškám: 1, 2, 3, 4
- další doporučené studijní materiály jsou k dispozici na vyžádání u Jaroslava Haase
- abstrakt:

V rámci cyklu čtyř přednášek se zájemci budou moci seznámit s projevy vulkanismu na různých tělesech sluneční soustavy a se základními fyzikálními procesy, které jej řídí. Nejprve se dozvíme, jak vulkanismus funguje a proč k jeho vzniku dochází, abychom se následně podívali na druhy a rozšíření sopečné činnosti na Zemi. Poté se vydáme na další terestrické planety (Merkur, Venuši a Mars) a velké měsíce planet sluneční soustavy (např. pozemský Měsíc, Jupiterovo měsíc Io), kde si ukážeme, jaké důkazy o sopečné činnosti na těchto těles máme k dispozici a o čem nám přítomnost sopečné činnosti na těchto světech vypovídá. Zaměříme se také na to, jak prostředí, ve kterém k sopečné činnosti dochází, ovlivňuje její průběh i výsledný vzhled sopek a také se budeme bavit o exotických variantách sopečné činnosti odehrávajících se na některých měsících plynných obrů a trpasličích planetách, kdy na povrch těchto těles není vyvrhována směs roztavených silikátových hornin, ale směs vody, ledu a různých solí v procesu kryovulkanismu.

An introduction to dwarf galaxies
Jörg Dabringhausen (Astronomický ústav UK, MFF UK, Praha)

- v učebně TAU: středa 20.12. (14:00); středa 3.1. (14:00); středa 10.1. (14:00)
- prezentace k přednáškám: 1, 2, 3
- abstrakt:

I will give a short introduction to dwarf galaxies. In particular, I will discuss what distinguishes (dwarf) galaxies from (massive) star clusters, what types of dwarf galaxies exist, formation scenarios for dwarf galaxies (primordial dwarf galaxies vs. tidal dwarf galaxies), and how the masses of dwarf galaxies are estimated and what can be learned from these estimates. I will also speak about stellar populations especially in ultra compact dwarf galaxies, and whether they provide evidence for a varying stellar initial mass function.

The survival of star clusters
Michael Fellhauer (Universidad de Concepción, Chile)

- v učebně TAU: pátek 5.1. (13:10)
- prezentace k přednášce: 1
- abstrakt:

Galaxies are made out of billions of stars more or less evenly distributed throughout the galaxy. We call these stars field stars. On the other hand we see very dense objects made out of hundreds or up to millions of stars, which we call star clusters. Modern theories and observations show that stars form, when cold gas is collapsing. In these regions, of collapsing gas, we form stars in the form of star clusters. We see many young star clusters in galaxies like our Milky Way, but far less older clusters. This finding, that most star cluster do not survive their infancy and instead are being destroyed and the stars are spread out and become field stars, let astronomers to search for a culprit, responsible for this murderous process we call infant mortality. A suspect was found very soon - gas expulsion. The fact that young star clusters have to get rid of their remaining gas, which might be the majority of the mass. Since then the astronomical detectives are gathering evidence to close the case against the culprit.

Also our group has embarked on this journey. Instead of painstakingly performing very realistic simulations, which have to run on the most modern super-computers for months at a time, we wanted to perform many hundreds of idealised models. We hoped to gather more statistical significant evidence to convict gas expulsion. We even developed a new theory describing how gas expulsion can afflict young star clusters, which is very good in predicting the harm the expulsion of gas does to a star cluster. But, our models also predict that the young star clusters are forming in a way that makes them quite resilient to the destruction by gas expulsion alone. This means that our usual suspect may be in fact innocent or at least not the strongest player in a whole gang of new murder suspects. As a side result, we find that all newborn proto-clusters must be mass segregated, this means that the most massive stars are located in the very centres of star clusters. This is a result, which is visible in many observations. But, using old theories, it takes quite a long time to move the massive stars to the central area if they are born randomly distributed. Therefore, astronomers believe that the massive stars must have been born in the central area. Our models show that if clusters form out of clumps and filaments of stars, then as soon as we see something like a proto-cluster, the formation process has already deposited all high mass stars in the central area, no matter where they have been born. This means also that we can no longer decide, by looking at young clusters, if these high mass stars were born in the centre or not.


Kapitoly minulé

listopad 2016 Douglas Heggie (University of Edinburgh, UK): Computation and astrophysics of the N-body problem - prezentace 1
listopad 2016 Jason Dexter (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Německo): The Galactic Centre black hole laboratory - prezentace 1, 2, 3, 4
prosinec 2016, leden 2017 Pavel Kroupa (Universität Bonn, Německo; Astronomický ústav UK, MFF UK, Praha): Modern advances in galactic astrophysics: from scale-invariant dynamics to a successful theory of galaxy formation and evolution - prezentace 1, 2, 3, 4

říjen, listopad 2015 Petr Kabáth (Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov): Exoplanety - prezentace 1, 2, 3, 4
listopad 2015, leden 2016 Attila Mészáros (Astronomický ústav UK, Praha), Martin Jelínek (Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov): Zábleskové zdroje záření gama - prezentace 1, 2
listopad, prosinec 2015 Pavel Kroupa (Universität Bonn, Německo): Stellar populations and star clusters as galactic building blocks - prezentace 1, 2, 3, 4

říjen 2014 Frédéric Marin (AsÚ AVČR): Astrophysical polarimetry (prezentace 1., 2. a 3. část)
listopad 2014 Aleš Bezděk (AsÚ AVČR): Gravitační pole Země: nová pozorování a poznatky z umělých družic (prezentace)
prosinec 2014 Miroslav Bárta (AsÚ AVČR): Úvod do numerických metod řešení PDE a jejich aplikace v astrofyzice (prezentace)

říjen 2013 Brankica Šurlan (AsÚ AVČR): Hot massive star winds (články 1, 2, 3, ZIP) - prezentace 1., 2., 3. a 4. část
listopad 2013 Lukáš Shrbený (prezentace), Pavel Koten (prezentace), Jiří Borovička (prezentace) (AsÚ AVČR): Meteory
prosinec 2013 Jiří Svoboda (AsÚ AVČR): Jak se pozorují černé díry? (prezentace 1, 2, 3, 4)

říjen 2012 Petr Scheirich (AsÚ AVČR): Binární planetky (prezentace)
listopad 2012 Ondřej Čadek (Katedra geofyziky MFF UK): Slapové zahřívání a termální vývoj měsíců velkých planet (prezentace 1., 2., 3. a 4. část)
prosinec 2012 Pavel Jáchym (AsÚ AVČR): Úvod do milimetrové interferometrie (prezentace)

říjen 2011 Marco Delbo (Observatoire de la Cote d'Azur, Nice): Asteroids in Thermal Infrared (prezentace)
listopad 2011 Tomáš Pecháček (AsÚ AVČR): O třech statistických metodách (abstrakt, příklad ke zkoušce: zadání, data)
prosinec 2011 Adam Růžička (AsÚ AVČR): Genetické algoritmy

říjen 2010 David Čapek (AsÚ AVČR): Tepelné jevy v meteoroidech (prezentace 1., 2., 3. část )
listopad 2010 Richard Wünsch (AsÚ AVČR): Hydrodynamické simulace mezihvězdné hmoty (materiály k přednášce)
prosinec 2010 Michal Dovčiak (AsÚ AVČR): Aktivní galaktická jádra z pohledu rentgenové astrofyziky (materiály k přednášce: 1. část, 2. část, 3. část).

říjen 2009 Marek Abramowicz (Göteborg University, Sweden and Copernicus Astronomical Center, Warsaw, Poland): The black hole accretion (syllabus, naskenované poznámky z přednášek laskavě poskytl Ondřej Kopáček)
listopad 2009 Jiří Krtička (Masarykova univerzita, Brno): Hvězdný vítr (prezentace)
prosinec 2009  Vladimír Kopecký (FÚ UK): Astrobiologie (materiály ke stažení)

prosinec 2008 Michael Prouza (FÚ AVČR): Astrofyzika vysokých energií (prezentace 1. část, 2. část, doplňující materiály: astročásticová fyzika – ASPERA roadmap, kosmické záření – přehled, detekce nejenergetičtějších gama fotonů, oscilace neutrin, přímá detekce temné hmoty)
listopad 2008 Pavel Jáchym (AÚ AVČR): Kupy galaxií (prezentace 1., 2., 3. část )
říjen 2008 Michal Švanda (AÚ UK): Sluneční dynamo a fyzika konvektivní zóny (prezentace jsou vystaveny mezi materiály k přednášce Sluneční fyzika)

prosinec 2007 Teorie fotometrických a spektroskopických pozorování (Petr Škoda, AsÚ AVČR, prezentace 1. a 2. část) a ukázky zpracování v programu IRAF (Adéla Kawka, AsÚ AVČR; Marie Hrudková, AÚ UK)
listopad 2007 Miroslav Brož (AÚ UK): Tepelné jevy na planetkách
říjen 2007 Jakub Haloda (Česká geologická služba): Meteority – klasifikace, metody výzkumu a význam pro studium vzniku a vývoje těles sluneční soustavy (sylabus, přednáška)

prosinec 2006Adéla Kawka (AsÚ AVČR): White dwarfs
listopad 2006Jana Kašparová (AsÚ AVČR): Urychlené částice z pohledu sluneční rentgenové emise (1., 2., 3. a 4. část prezentace)
říjen 2006Rene Goosmann (AsÚ AVČR): Active Galactic Nuclei and Galactic black holes in brief (abstrakt)

květen 2006Michal Švanda (AsÚ AVČR & AÚ UK): Roztřeseným pohledem na jinak obyčejnou hvězdu za humny (prezentace, část o vývoji Slunce v budoucnosti, populární a přehledný text o helioseismologii, podrobný a více fyzikální text o helioseismologii a Christensen-Dalsgaard, J., 2002: Helioseismology, Reviews of Modern Physics, 74(4), 1073-1129)
duben 2006Cyril Ron (AsÚ AVČR): Rotace Země její sledování (prezentace 1. a 2. část)
březen 2006Marek Vandas (AsÚ AVČR): Sluneční vítr a heliosféra (sylabus)

prosinec 2005  David Heyrovský (ÚTF MFF UK): Gravitační čočky na mnoho způsobů (PDF ve velkém a malém rozlišení). Pro další studium je doporučen text R. Narayana a M. Bartelmanna, jenž je ke stažení na webu MPA v Garchingu.
listopad 2005Bruno Jungwiert (AsÚ AVČR): Koevoluce galaxií a masivních černých děr
říjen 2005Aleš Bezděk (AsÚ AVČR): Fyzika svrchní atmosféry a její výzkum pomocí umělých družic