• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Магистратура 2020/2021

Астрофизика и космология

Статус: Курс обязательный
Направление: 03.04.02. Физика
Когда читается: 1-й курс, 3, 4 модуль
Формат изучения: без онлайн-курса
Прогр. обучения: Теоретическая и математическая физика
Язык: русский
Кредиты: 3

Программа дисциплины

Аннотация

Целью освоения дисциплины «Астрофизика и космология» является знакомство обучающихся с целостным представлением о строении и законах развития Вселенной. Для достижения этой цели перед курсом стоят следующие задачи: 1. изучить основные понятия астрофизики, закономерности мира звезд и современные теоретические представления о природе звезд и их систем; 2. показать действие фундаментальных законов в условиях космоса; 3. изучить физические методы исследований космических объектов; 4. познакомиться с современными проблемами астрофизики, новейшими открытиями и достижениями в исследовании Вселенной за последние годы.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Целью освоения дисциплины «Астрофизика и космология» является знакомство обучающихся с целостным представлением о строении и законах развития Вселенной.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Оценивает основные астрофизические величины, массу звёзд и расстояние до них.
  • Умеет писать условия термодинамического равновесия в межзвёздном газе.
  • Умеет вычислять основные статфизические параметры звёздного вещества.
  • Вычисляет термодинамические функции фотонного газа, вырожденного электронного газа.
  • Умеет вычислять основные критические параметры звёзд.
  • Анализирует классические решения уравнений ОТО и их взаимосвязь с наблюдаемыми величинами.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Тема 1. Физические законы в астрофизике.
    Физические законы в астрофизике. Законы теплового излучения. Физика излучающего газа. Задача о переносе излучения. Методы определения температуры и химического состава небесных тел. Определение фундаментальных звездных параметров: масс, радиусов, светимостей. Многообразие звездных спектров. Спектральная классификация звезд. Нетепловые механизмы излучения.
  • Тема 2. Межзвёздная среда.
    Компоненты межзвездной среды. Наблюдаемые состояния межзвездного газа: области HI, HII, корональный газ, молекулярные облака. Гравитационная неустойчивость. Условия гравитационного сжатия облака и его фрагментация. Критерий Джинса.
  • Тема 3. Внутреннее строение звёзд.
    Задача о внутреннем строении сферически симметричных звезд в рамках теории тяготения Ньютона. Политропные модели звезд. Условие лучистого равновесия. Система уравнений, описывающая внутреннюю структуру сферически-симметричных звезд. Методы расчета моделей звезд.
  • Тема 4. Состояние вещества в звёздах.
    Ионизация и диссоциация идеального газа. Равновесное излучение. Вырождение электронного газа. Нерелятивистское и предельное релятивистское приближения к давлению вырожденного электронного газа. Нейтронизация вещества в звездах. Гравитационное сжатие. Термоядерные источники энергии: протон-протонная реакция, углеродно-азотный цикл, тройная α-реакция, формирование элементов железного пика.
  • Тема 5. Эволюция звёзд.
    Стадия гравитационного сжатия. Протозвезды. Стадия Хаяши. Звезды типа Т Тельца. Объекты Хербига-Аро. Эволюция звезд и диаграмма Герцшпрунга- Рессела. Фаза главной последовательности. Предел Чандрасекара. Эволюция звезд с массой ≤ 2,5 M⊙ после ухода с главной последовательности. Гелиевая вспышка. Образование планетарной туманности. Эволюция звезд с массой от 2,5 M⊙ до 8 M⊙ Сверхновые. Диаграмма Герцшпрунга-Рессела для шаровых звездных скоплений. Белые карлики, нейтронные звезды: строение, диапазон масс, температурная эволюция. Пульсары. Предел Оппенгеймера-Волкова. Черные дыры: радиус Шварцшильда, свойства черной дыры, приливные силы вблизи черной дыры.
  • Тема 6. Галактики. Элементы космологии.
    Строение нашей Галактики. Классификация и структура галактик различного типа. Пространственное распределение и эволюция галактик. Структура Метагалактики.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Контрольная работа
  • блокирующий Экзамен
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (4 модуль)
    0.5 * Контрольная работа + 0.5 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Bartelmann, M. L. (2013). Theoretical Astrophysics : An Introduction. Weinheim: Wiley-VCH. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=619956

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Andrew Liddle. (2015). An Introduction to Modern Cosmology: Vol. Third edition. Wiley.
  • Ulrich Ellwanger. (2012). From the Universe to the Elementary Particles : A First Introduction to Cosmology and the Fundamental Interactions (Vol. 2012). Springer.