FYBPV0005 Astrophysical Processes

Institute of physics in Opava
summer 2023
Extent and Intensity
2/1/0. 4 credit(s). Type of Completion: zk (examination).
Teacher(s)
RNDr. Jan Hladík, Ph.D. (lecturer)
RNDr. Jan Hladík, Ph.D. (seminar tutor)
Guaranteed by
RNDr. Jan Hladík, Ph.D.
Institute of physics in Opava
Timetable
Thu 17:15–18:50 LPS
  • Timetable of Seminar Groups:
FYBPV0005/01: Thu 18:55–19:40 LPS, J. Hladík
Prerequisites
(FAKULTA(FU) && TYP_STUDIA(B))
Knowledge of the Czech language is essential for participation in the course.
The student's active participation in seminars, the ability to solve homework independently and work with literature are assumed.
Course Enrolment Limitations
The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.
fields of study / plans the course is directly associated with
Course objectives
The aim is to acquaint the student with various astrophysical processes in stars, interstellar gas, accretion disks, galaxy nuclei, etc., having their descriptive theoretical background in the framework of electromagnetic radiation, hydromechanics, magneto-hydrodynamics and plasma physics.
Learning outcomes
The content of lectures and accompanying exercises are physical processes involving electromagnetic radiation, hydromechanics, magneto-hydrodynamics and plasma physics, which are directly related to astrophysical processes in stars, interstellar gas, accretion disks, galaxy nuclei, etc.
Student will gain knowledge in these areas, including the ability to apply them in various situations.
Syllabus
  • Lectures (exercises) will be held in the Czech language with the following structure:
  • Zářivé procesy (  6 týdnů)
    Teorie radiačního přenosu. Tepelné záření. Einsteinovy koeficienty. Rozptyl a difúze – Rosselandova aproximace. Základy teorie zářivých polí – spektrum. Záření pohybujících se nábojů. Thomsonův rozptyl. Brzdné záření. Synchrotronové záření. Comptonův rozptyl. Jevy v plazmatu – index lomu, Faradayova rotace, Čerenkovovo záření, Razinův-Tsytovičův jev. Atomová struktura. Vznik spektrálních čar – výběrová pravidla, zdroje jemné struktury čar, jednoelektronová a dvouelektronová spektra, Augerův jev, rotační a vibrační přechody. Mechanizmy rozšíření spektrálních čar. Spektroskopie.
  • Hydrodynamické procesy (  2 týdny)
    Rovnice zachování hmotnosti, hybnosti, energie. Bernoulliho teorém. Rovnice hydrodynamiky v konzervativní formě. Viskózní kapaliny. Malé perturbace. Nespojitá prostředí (povrchová nespojitost, rázové vlny a jejich fyzikální interpretace). Soběpodobná řešení. Relativistická hydrodynamika. De Lavalova tryska.
  • Magnetohydrodynamika a magnetická pole v astrofyzice (  4 týdny)
    Rovnice pohybu, ideální magnetohydrodynamika, rovnice pohybu v konzervativní formě. Síla vyvolaná magnetickým polem. Zamrzání magnetického toku. Malé perturbace v homogenním prostředí. Stabilita tangenciálních nespojitostí. Magnetický vztlak – Parkerova nestabilita. Rekonexe. Rázové vlny v MHD. Magnetická pole v astrofyzice – jejich původ a metody měření.
Literature
    required literature
  • BARTELMANN M. Theoretical Astrophysics - An Introduction. Wiley-VCH, Weinheim, 2013. ISBN 978-3-527-41004-0.
  • VIETRI M. Foundations of High-Energy Astrophysics. The University of Chicago Press, Chicago, 2008. ISBN 978-0-226-85569-1.
    recommended literature
  • KULHÁNEK P. Teorie plazmatu. AGA, Praha, 2011. ISBN 978-80-904582-2-2.
  • MACIEL W. J. Hydrodynamics and Stellar Winds. Springer, Cham, 2014. ISBN 978-3-319-04327-2.
  • CLARKE C., CARSWELL B. Principles of Astrophysical Fluid Dynamics. Cambridge University Press, New York, 2007. ISBN 978-0-521-85331-6.
  • BEISER A. Úvod do moderní fyziky. Academia, Praha, 1997.
  • PRADHAN A. K., NAHAR S. N. Atomic Astrophysics and Spectroscopy. Cambridge University Press, Cambridge, 2011. ISBN 978-0-521-82536-8.
  • PADMANABHAN T. Theoretical Astrophysics, vol. 1 - Astrophysical Processes. Cambridge University Press, Cambridge, 2000. ISBN 0-521-56632-0.
  • SHU F. H. The Physics of Astrophysics, vol. 2 - Gas Dynamics. University Science Books, Mill Valley, 1992. ISBN 0-935702-65-2.
  • RYBICKI G. B., LIGHTMAN A. P. Radiative Processes in Astrophysics. Wiley-VCH, Weinheim, 2004. ISBN 978-0-471-82759-7.
  • IRWIN J. A. Astrophysics - Decoding the Cosmos. John Wiley & Sons, Chichester, 2007. ISBN 978-0-470-01305-2.
  • GHISELLINI G. Radiative Processes in High Energy Astrophysics. Springer, Heidelberg, 2013. ISBN 978-3-319-00611-6.
  • SHU F. H. The Physics of Astrophysics, vol. 1 - Radiation. University Science Books, Mill Valley, 1991. ISBN 0-935702-64-4.
  • PADMANABHAN T. An Invitation to Astrophysics. World Science Publishing, Singapore, 2006. ISBN 981-256-638-4.
    not specified
  • TENNYSON J. Spectroscopy - An Introduction to the Atomic and Molecular Physics of Astronomical Spectra. Imperial College Press, London, 2005. ISBN 1-86094-513-9.
Teaching methods
lecture; class discussion; tutorial sessions - exercises; individual preparation for the lesson - reading study texts; homeworks
Assessment methods
Written examination and subsequent discussion on selected topics in the Czech language.
Language of instruction
Czech
Further comments (probably available only in Czech)
Study Materials
The course is taught annually.
Teacher's information
Detailed information will be given to students at the first lecture.
The course is also listed under the following terms summer 2021, summer 2022, summer 2024, summer 2025.
  • Enrolment Statistics (summer 2023, recent)
  • Permalink: https://is.slu.cz/course/fu/summer2023/FYBPV0005