F8567 Dynamika a vývoj galaxií

Přírodovědecká fakulta
jaro 2021
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
RNDr. Bruno Jungwiert, Ph.D. (přednášející)
Garance
RNDr. Bruno Jungwiert, Ph.D.
Ústav teoretické fyziky a astrofyziky - Fyzikální sekce - Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: RNDr. Bruno Jungwiert, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav teoretické fyziky a astrofyziky - Fyzikální sekce - Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
F7567 Struktura a kinematika galaxií
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
Přednáška seznamuje se strukturou, dynamikou a kosmologickým vývojem galaxií. Poskytuje teoretický rámec pro interpretaci observačních dat. Témata zahrnují: teorii gravitačního potenciálu, dráhy hvězd a plynu, fluidní přístup ke stelární dynamice, gravitační nestability, teorii spirálních hustotních vln, srážky galaxií, temnou hmotu, hierarchický vznik struktury vesmíru, koevoluci galaxií a centrálních supermasivních černých děr, úvod do N-částicových simulací.
Výstupy z učení
Student se naučí teorii gravitačního potenciálu, dráhy hvězd a plynu, fluidní přístup ke stelární dynamice, gravitační nestability, teorii spirálních hustotních vln, srážky galaxií, temnou hmotu, hierarchický vznik struktury vesmíru, koevoluci galaxií a centrálních supermasivních černých děr, úvod do N-částicových simulací.
Osnova
  • 1. Úvod - galaxie v expandujícím vesmíru - klasifikace galaxií (Hubbleova posloupnost, revidovaná de Vaucouleursova klasifikace) - charakteristické hmotnostní, prostorové a časové škály - složky galaxií: disk, bulge, halo, spirální ramena, příčky, hvězdokupy - profily svítivosti, luminozitní funkce - hvězdné populace, plyn a temná hmota
  • 2. Gravitační potenciál galaxií - Poissonova rovnice, páry potenciál-hustota - kruhová a úniková rychlost - sférické, osově symetrické and tříosé potenciály - Newtonovy teorémy
  • 3. Dráhy hvězd - epicyclická aproximace, vertikální oscilace - integrály pohybu, stabilita drah - 3D struktura drah, rychlostní elipsoid - rotující potenciály, dráhy v galaxiích s příčkou, Lindbladovy rezonance
  • 4. Hvězdný systém jako tekutina - distribuční funkce hvězd - bezkolizní a kolizní Boltzmannova rovnice - dvojčásticová relaxace, relaxační čas - Jeansovy rovnice a porovnání s hydrodynamickými rovnicemi - rovnováha hvězdných systémů, Jeansovy teorémy
  • 5. Stabilita hvězdných systémů - Jeansova nestabilita ve 2D a 3D, disperzní relace - gravitační nestabilita v rotujících systémech, Toomreovo kritérium - dvojsložková gravitačni nestabilita (hvězdy+plyn)
  • 6. Hustotní vlny v galaxiích - teorie spirálních hustotních vln - swing amplifikace - příčková nestabilita
  • 7. Interakce galaxií - dynamiké tření - slapové jevy, dynamický tlak - splynutí galaxií
  • 8. Aktivní galaktická jádra (AGN) - supermasivní černé díry v centrech galaxií - vztah M-sigma - přísun hmoty do AGN, přenos momentu hybnosti - binární černé díry, gravitační prak, gravitační raketa
  • 9. Úvod do N-částicových simulací - integrace pohybových rovnic - změkčení (softening) gravitace - základní N-částicové metody
  • 10. Vznik a vývoj galaxií - gravitační nestabilita v expandujícím vesmíru - hierarchický vznik galaxií - tvorba hvězd v galaxiích - vztahy mezi tvorbou hvězd, AGN a mateřskými galaxiemi - vývoj galaxií podél Hubbleovy posloupnosti - koevoluce galaxií a centrálních černých děr
Literatura
  • Binney, James - Tremaine Scott. Galactic dynamics. Princeton : Princeton University Press, 2 edition, 2008. 920 s. ISBN 0-691-13027-2.
  • BINNEY, James a Michael MERRIFIELD. Galactic astronomy. Princeton: Princeton University Press, 1998. 796 s. ISBN 0-691-02565-7. info
Výukové metody
teoretická příprava
Metody hodnocení
typ výuky: přednášky, diskuse, cvičení
hodnocení: 2 písemné testy během semestru + závěrečná ústní zkouška
Další komentáře
Předmět je vyučován jednou za dva roky.
Výuka probíhá každý týden.
S.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2009, jaro 2011, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2015, jaro 2017, jaro 2019.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2021/F8567