Podstawy astrofizyki i astronomii (2025)

Lista podręczników wykorzystywanych podczas przygotowania wykładu:

• Jerzy Kreiner, Astronomia z astrofizyką, PWN, 1996
• Mini seria ,,ASTROFIZYKA'':
  1. Tom I, Michał Jaroszyński, Galaktyki i budowa Wszechświata,
  2. Tom II, Marcin Kubiak, Gwiazdy i materia międzygwiazdowa, PWN, 1994
  3. Tom III, Paweł Artymowicz, Astrofizyka układów planetarnych, PWN, 1995
• E. Rybka, Astronomia Ogólna
• S. Wierzbiński, Mechanika Nieba, PWN Warszawa, 1973
• A. Opolski, H. Cugier, T. Ciurla, Wstęp do astrofizyki, Wydawnictwo Uniwersytetu Wrocławskiego, 1995
• Kosmologia:
  1. Andrew Liddle, Wprowadzenie do kosmologii współczesnej , Prószyński, 2000
  2. L. Sokołowski, Elementy kosmologii , ZamKor, Kraków, 2005
• Astrofizyka jądrowa:
  1. David Arnett, Supernovae and Nucleosynthesis, Princeton University Press, 1996
  2. Cowan, Thielemann, Truran, Nuclear evolution of the Universe ??
• Budowa i ewolucja gwiazd:
  1. Ed Brown, Stellar Astrophysics ,
  2. J. Bahcal, Neutrino Astrophysics,
  3. Phillips, The Physics of Stars, Second Edition, Wiley, 1999
  4. John P. Cox, Cox Principles of stellar structure. Volume II: Applications to stars
• OTW:
  1. Landau Lifszyc, Teoria Pola
• Nauki o Ziemi:
  1. Tjeerd H. van Andel, Nowe spojrzenie na starą planetę, PWN, 2012 (wyd. 2 dodruk 1)
• Kosmologia:
  1. P. J. E. Peebles, Stulecie kosmologii, Prószyński i S-ka, Warszawa 2021
• Skoncentrowany i uproszczony przegląd zagadnień fizyki teoretycznej (mechanika klasyczna, kwantowa i statystyczna) potrzebnych na ćwiczeniach
  1. Dietrich Stauffer, H. Eugene Stanley, Wstęp do fizyki teoretycznej: od Newtona do Mandelbrota, WNT, 1996.
• Astronomia vs Astrofizyka
  1. Astronomy as a Field: A Guide for Aspiring Astrophysicists https://arxiv.org/abs/2312.04041

Egzamin ustny

1. Termin zerowy: TBA, pokój D-2-17,
2. Pierwszy termin: TBA, pokój D-2-17,
3. Drugi termin: ?? września 2025, od godz. 0?:00, pokój D-2-17.

Warunki zaliczenia

• 3 pytania - bdb
• 2 pytania - db
• 1 pytanie - dst

Ocena końcowa w USOS będzie oparta o średnią ocen z ćwiczeń (1/3) i egz. ustnego (2/3).

Lista pytań

Ostatnio aktualizowana 2024-02-24 17:26

1. Omówić równanie Lane-Emdena, jego rozwiązania oraz zastosowanie do modelowania obiektów astrofizycznych.
2. Opisać typowe zaburzenia orbity eliptycznej oraz sytuacje, w których należy się ich spodziewać.
3. Podać założenia ograniczonego kołowego zagadnienia trzech ciał i przedstawić szkic wyprowadzenia równań ruchu w układzie korotującym. Omówić punkty Lagrange'a. Wyjaśnić, co rozumiemy pod pojęciem stabilności orbity na przykładzie ruchu w pobliżu punktów L12345?
4. Podać przykłady występujących w Układzie Słonecznym rezonansów oraz obserwowane skutki ich działania.
5. Wyprowadzić wzór na temperaturę równowagową planety w zależności od odległości do gwiazdy centralnej. Czym jest ekosfera?
6. Podać typy, skale czasowe i amplitudy typowych zaburzeń orbity Ziemi oraz ich związek ze zmianami klimatu.
7. Wymienić cechy Układu Słonecznego, które uważano za standardowe do momentu odkrycia układów pozasłonecznych.
8. W jaki sposób BIAS obserwacyjny utrudnia poznanie prawdziwej statystyki parametrów planet pozasłonecznych?
9. Gdzie w Układzie Słonecznym poszukuje się życia, lub planuje poszukiwania i dlaczego?
10. Wyprowadzić 4 równania opisujące równowagę hydrostatyczną i termiczną samograwitującego ciała o symetrii sferycznej na przykładzie gwiazdy typu Słońca.
11. Podać równanie opisujące transport fotonów w przybliżeniu LTE. Obliczyć współczynnik dyfuzji w tym równaniu.
12. Omówić pojęcie konwekcji i wyprowadzić warunek jej zaistnienia. Wyprowadzić równanie konwektywnego transportu energii w gwiazdach.
13. Podać założenia, wyprowadzić i omówić standardowy model Eddingtona.
14. Obliczyć stopień ,,jonizacji'' materii na wybranym przykładzie. W jakich innych sytuacjach astrofizycznych stosujemy podobny schemat rachunkowy?
15. Oszacować skalę czasową dynamiczną oraz Kelvina-Helmholtza dla wybranego ciała niebieskiego.
16. Wyprowadzić tempo zachodzenia reakcji termojądrowych w gwiazdach. Co to jest pik Gamowa?
17. Wyprowadzić wzory przybliżajace widmo neutrin pp, borowych, CNO i berylowych. Naszkicować widmo energetyczne neutrin słonecznych.
18. Omówić obserwacyjną i fizyczną klasyfikację supernowych: typy, występowanie, progenitor, kluczowe cechy.
19. Na przykładzie równania Burgersa omówić pojęcie fali uderzeniowej. Obliczyć prędkość przemieszczania się nieciągłości.
20. Przedstawić mechanizm wybuchu supernowej implozyjnej.
21. Przedstawić mechanizm wybuchu supernowej termojądrowej.
22. Opisać ciąg rotujących figur równowagi: Maclaurina, Jacobiego i Poincarego. Wyjaśnić pojęcie elipsoidy Dedekinda i Riemanna. Jaka jest rola napięcia powierzchniowego?
23. Obliczyć krytyczną prędkość rotacji oraz kształt powierzchni rotującej ,,gwiazdy'' w modelu Roche'a.
24. Omówić N-ciałowy model gromady kulistej (sferę Plummera) i zachodzące w niej zjawiska.
25. Omówić standardowy unifikacyjny opis AGN-ów, z uwzględnieniem roli SMBH.
26. Podać i zbadać przebieg funkcji opisującej czynnik skali, stałą Hubble'a oraz gęstość w pyłowym Wszechświecie Lambda-CDM.
27. Jakie są i na czym polegają główne ,,filary'' obserwacyjne kosmologii współczesnej?
28. Omówić 10 kluczowych procesów fizycznych, które zaszły od Wielkiego Wybuchu do wieków ciemnych.
29. Przedstawić ewolucję Wszechświata Lambda-CDM od wieków ciemnych do dziś. Jakie struktury powstały i w jaki sposób?

Warto zajrzeć:

• Physics of Stars
• B. Kamys, Reakcje termojądrowe
• Unikalny podręcznik do problemu wielu ciał w astrofizyce
• Świetne wprowadzenie w zagadnienia reakcji termojądrowych w Słońcu i nie tylko