Uniwersytet w Białymstoku - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Astrofizyka i kosmologia

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 390-FS2-1ASK Kod Erasmus / ISCED: 13.205 / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Astrofizyka i kosmologia
Jednostka: Wydział Fizyki
Grupy:
Punkty ECTS i inne: 6.00
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Rodzaj przedmiotu:

obowiązkowe

Założenia (lista przedmiotów):

Analiza matematyczna I 390-FS1-1AM1
Analiza matematyczna II 390-FS1-1AM2
Astronomia 390-FS1-3AST

Założenia (opisowo):

Przed rozpoczęciem zajęć student powinien posiadać wiedzę z zakresu astronomii (znać podstawowe pojęcia i zjawiska astronomiczne). Student także powinien potrafić przekształcać wzory matematyczne, różniczkować i całkować.

Tryb prowadzenia przedmiotu:

mieszany: w sali i zdalnie
w sali

Skrócony opis:

Wykład oraz konwersatorium mają na celu zaznajomić studentów z wybranymi zagadnieniami współczesnej astrofizyki oraz kosmologii. Zajęcia są prowadzone przy tablicy oraz są ilustrowane materiałami multimedialnymi (rysunki, wykresy, fotografie).

Pełny opis:

Profil studiów: ogólnoakademicki

Forma studiów: stacjonarne

Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy (Moduł 3: Fizyka Teoretyczna)

Dziedzina i dyscyplina nauki: Dziedzina nauk ścisłych i przyrodnicznych, Dyscyplina: Nauki fizyczne, Astronomia

Rok studiów/semestr: 1 rok/2 semestr, ścieżka kształcenia Fizyka teoretyczna II stopnia

Wymagania wstępne:Przed rozpoczęciem zajęć student powinien posiadać wiedzę z zakresu astronomii (znać podstawowe pojęcia i zjawiska astronomiczne). Student także powinien potrafić przekształcać wzory matematyczne, różniczkować i całkować.

Liczba godzin zajęć dydaktycznych: Wykład 30 godz, konwersatorium 30 godz.

Metody dydaktyczne: wykład, rozwiązywanie zadań, dyskusja, konsultacje, praca własna studenta w domu

Punkty ECTS: 6

Bilans nakładu pracy studenta: udział w wykładach (30 godz.), udział w konwersatorium (30 godz.), udział w konsultacjach (15 godz.), praca własna (rozwiązywanie zadań, problemów) w domu (30 godz.), przygotowanie do egzaminu pisemnego i ustnego (45 godz.).

Wskaźniki ilościowe: nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającym bezpośredniego udziału nauczyciela - 75 godz., 3 ECTS; nakład pracy studenta związany z zajęciami o charakterze praktycznym - 0 ECTS.

Tematy podejmowane na Wykładzie:

I. Budowa wnętrza gwiazdy, ewolucja gwiazd:

1. Twierdzenie o wiriale. Dlaczego gwiazda ma ujemne ciepło właściwe? Energia potencjalna gwiazdy. Skale czasowe.

2. Równania budowy gwiazd wtym warunek równowagi hydrostatycznej gwiazdy.

3. Reakcje jądrowe we wnętrzach gwiazd: bariera kulombowska, cykle p-p oraz CNO, reakcja 3 alpha

4. Transport energii w gwieździe: konwekcja, transport promienisty.

5. Powstawanie gwiazd: Masa Jeansa.

6. Podwójne układy półrozdzielone: punkty Lagrange'a, akrecja, jasność Eddingtona, paradoks Algola.

II) Astrofizyka relatywistyczna

1. Równanie stanu materii zdegenerowanej. Zakaz Pauliego.

2. Białe karły: podstawowe parametry, masa Chandrasekhara.

3. Gwiazdy neutronowe i pulsary: podstawowe parametry, budowa wewnętrzna, model latarni morskiej.

4. Czarne dziury: horyzont zdarzeń, efekty wokół czarnej dziury, promieniowanie Hawkinga.

5. Fale grawitacyjne: czym są i jakie mają własności? Detektory fal grawitacyjnych. Podwójny pulsar Hulse'a i Taylora, źródło GW150914, GW170817.

III) Kosmologia

1. Grupa Lokalna i supergromady.

2. Paradoks Olbersa, prawo Hubble'a-Lemaître’a.

3. Równanie Friedmanna, ciągłości, akceleracji, krzywizna czasoprzestrzeni. parametr gęstości.

4. Proste modele kosmologiczne, ewolucja Wszechświata.

5. Metryka Friedmana-Lemaître’a-Robertsona-Walkera,

6. Teoria Wielkiego Wybuchu.

Tematy podejmowane na Konwersatorium:

I. Budowa wnętrza gwiazdy, ewolucja gwiazd

1. Zadania dotyczące szacowania wydajności różnych źródeł energii w gwieździe: chemicznych, grawitacyjnych i jądrowych. Oszacowanie skal czasowych: Kelvina-Helmholtza, dynamicznej, nuklearnej. Wykorzystanie twierdzenia o wiriale, oszacowanie energii potencjalnej gwiazdy;

2. Wyprowadzenie warunku równowagi hydrostatycznej gwiazdy;

3. Zadania dotyczące reakcji jądrowych we wnętrzach gwiazd: bariera kulombowska, cykle p-p oraz CNO;

4. Zadania ilustrujące transport energii w gwieździe (w drodze konwekcji i transport promienisty);

5. Oszacowanie masy Jeansa dla typowego obłoku molekularnego;

II) Astrofizyka relatywistyczna

1. Oszacowanie podstawowych parametrów białego karła, nierelatywistyczne i relatywistyczne r-nie stanu;

2. Zadania dotyczące jasności eddingtonowskiej;

3. Zadania ilustrujące własności gwiazd neutronowych i czarnych dziur;

4. Obliczanie, za pomocą formuły kwadrupolowej, mocy promieniowania grawitacyjnego najprostszych źródeł;

III) Kosmologia

1. Równanie Friedmanna, ciągłości, akceleracji, krzywizna czasoprzestrzeni. parametr gęstości;

2. Epoka Plancka;

3. Zadania związane z modelami Friedmana-Lemaitre'a;

4. Ciemna materia i ciemna energia, model LambdaCDM.

Literatura:

Literatura zalecana:

1. L. A. Anchordoqui, Lectures on Astronomy, Astrophysics and Cosmology, 2016 ( http://arxiv.org/pdf/0706.1988v3.pdf ).

2. A. Liddle, An Introduction to Modern Cosmology, Wiley & Sons Ltd., 2009

3. F. H. Shu, Galaktyki, gwiazdy, życie. Fizyka Wszechświata, Prószyński i S-ka, Warszawa 2003.

4. M. Kubiak, Gwiazdy i materia międzygwiazdowa, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1994.

Literatura dodatkowa:

1. M. Demiański, Astrofizyka relatywistyczna, wyd. 2 zmienione i rozszerzone, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1991.

2. H. Bradt, Astrophysics Processes. The physics of Astronomical Phenomena. Cambridge University Press, Cambridge 2008.

3. M. S. Longair, High energy astrophysics, Cambridge University Press, Cambridge 2011.

4. M. S. Longair, Galaxy formation, Springer-Verlag, Berlin 1998.

5. M. Jaroszyński, Galaktyki i budowa wszechświata, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1993.

6. Wielka Encyklopedia PWN, tomy 1-30, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001-2005.

7. Zasoby Internetu: strony ESO, NASA, CTA, portale astronomiczne.

Efekty uczenia się:

Student:

1. rozumie rolę teorii fizycznej i abstrakcyjnego opisu obiektów fizycznych oraz zjawisk fizycznych w zakresie wybranych zagadnień fizyki współczesnej i jej zastosowań (K_W02);

2. ma poszerzoną wiedzę z zakresu wybranych działów fizyki teoretycznej (w tym astrofizyki i kosmologii), zna i rozumie podstawowe koncepcje teoretyczne oraz modele matematyczne wybranych układów i zjawisk (K_W09);

3. ma wiedzę o kierunkach badań, problemach fizyki współczesnej i najnowszych odkryciach z zakresu fizyki (K_W10);

4. umie ze zrozumieniem stosować metody fizyki teoretycznej do ilościowej i jakościowej analizy wybranych układów i zjawisk fizycznych w zakresie przewidzianym programem specjalności (K_U09);

5. umie stosować poznane narzędzia matematyki do formułowania

i rozwiązywania wybranych problemów z fizyki i jej zastosowań praktycznych (K_U13);

6. umie ze zrozumieniem i krytycznie korzystać z fachowej literatury i zasobów Internetu - w tym źródeł w języku angielskim w odniesieniu do studiowanych problemów fizyki (K_U10);

7. rozumie potrzebę stałego pogłębiania swojej wiedzy oraz potrzebę przekazywania społeczeństwu rzetelnej, opartej na dowodach, wiedzy z zakresu fizyki i jej zastosowań (K_K02).

Metody i kryteria oceniania:

Po zakończeniu kształcenia odbywa się zaliczenie konwersatorium w formie testu z pytaniami zamkniętymi (rozwiązywanie zadań). Egzamin jest egzaminem pisemnym przeprowadzanym w formie testu z pytaniami zamkniętymi i otwartymi bądź w formie ustnej. Pozytywną ocenę z obu testów uzyskuje się udzielając powyżej 40% poprawnych odpowiedzi.

Praktyki zawodowe:

Nie wymagane.

Zajęcia w cyklu "Rok akademicki 2020/21" (w trakcie)

Okres: 2020-10-01 - 2021-06-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Konwersatorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Marek Nikołajuk
Prowadzący grup: Marek Nikołajuk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Konwersatorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet w Białymstoku.