F7785 Numerical methods in astrophysics

Faculty of Science
Spring 2021
Extent and Intensity
2/2/0. 3 credit(s) (fasci plus compl plus > 4). Type of Completion: zk (examination).
Teacher(s)
Mgr. Viktor Votruba, Ph.D. (lecturer)
Mgr. Zdeněk Janák (seminar tutor)
Mgr. Jiří Květoň, Ph.D. (seminar tutor)
Guaranteed by
Mgr. Viktor Votruba, Ph.D.
Department of Theoretical Physics and Astrophysics – Physics Section – Faculty of Science
Contact Person: Mgr. Viktor Votruba, Ph.D.
Supplier department: Department of Theoretical Physics and Astrophysics – Physics Section – Faculty of Science
Prerequisites (in Czech)
M1100 Mathematical Analysis I && M2100 Mathematical Analysis II && F2182 Linear and multilinear algebra
Úspěšné absolovování předmětu Matematická analýza I,II či ekvivalentních. Doporučujeme také absolovování předmětu Praktikum z astronomie 1 a Úvod do fyziky hvězd.
Course Enrolment Limitations
The course is offered to students of any study field.
Course objectives (in Czech)
Hlavním cílem předmětu je seznámení s numerickými metodami, běžně používanými v astrofyzikálních aplikacích a jejich osvojení na takové úrovni, aby je po absolovování předmětu mohli sami používat.
Syllabus (in Czech)
  • Základy práce s jazykem PYTHON, instalace prostředí a vědeckých knihoven NumPy, SciPy, AstroPy, AstroML a scikit-learn.
  • Numerické řešení obyčejných diferenciálních rovnic s počáteční podmínkou a okrajový podmínkami, metody a jejich aplikace na problém hvězdných pulsací.
  • Základy numerického řešení parciálních diferenciálních rovnic metodou sítí, základní schémata a aplikace na rovnici advekce-difůze.
  • Numerická astrohydrodynamika, Eulerovy rovnice a jejich numerické řešení. Tvorba vlastního kódu a řešení problému slunečního větru a větru horkých hvězd.
  • Metody optimalizace problému, heuristické metody a genetické algoritmy, princip fungování a knihovna PIKAIA. Aplikace na problém určení orbitálních elementu spektroskopické dvojhvězdy z křivky změřených radiálních rychlostí.
  • Data-mining, princip práce s velkými objemy dat, metody s učením a bez učení. Aplikace na klasifikaci světelných křivek typu Mira z přehlídky Northern Sky Survey.
  • Použití protokolů Virtuální observatoře pro automatický přístup k astronomických datovým archívům, selekce datových zdrojů a inteligentní dotazování archívů. Aplikace sestrojení HR diagramu.
  • Týmová práce a sdílení projektů s pomocí GIT repozitářů a práce s nimi. Aplikace - vlastní projekty dle výběru.
Literature
    recommended literature
  • BODENHEIMER, Peter. Numerical methods in astrophysics : an introduction. New York: Taylor & Francis. 329 s. ISBN 9780750308830. 2007. info
Teaching methods (in Czech)
2 hodiny klasických přednášek + 2 hodiny cvičení týdně
Assessment methods (in Czech)
Předpokladem pro zkoušku je zápočet za aktivní účast na cvičení, což obnáší účast na minimálně 80 % cvičení, plnění domácích úkolů a zhotovení vlastního projektu zadaného na cvičení. Studenti kombinovaného studia se mohou domluvit s vedoucím cvičení na jiném režimu, který nevyžaduje fyzickou účast na cvičení. Při vlastní ústní zkoušce bude posluchači zadán konkrétní problém, který bude muset umět vyřešit. K dispozici bude předinstalovaný počítač, resp. bude moci pracovat na vlastním počítači. Poznámky z přednášky i cvičení bude moci použít.
Language of instruction
Czech
Further comments (probably available only in Czech)
Study Materials
The course is taught once in two years.
The course is taught: every week.
General note: L.
Information on course enrolment limitations: L
The course is also listed under the following terms Spring 2016, spring 2018.
  • Enrolment Statistics (recent)
  • Permalink: https://is.muni.cz/course/sci/spring2021/F7785