Астрофизика и Космология

Алексей Александрович Старобинский, Сергей Борисович Попов, Алексей Владимирович Топоренский, Константин Леонидович Маланчев

Факультет физики ВШЭ, 2018/2019


Литература

«Физические основы строения и эволюции звёзд» — Я.Б.Зельдович, С.И.Блинников, Н.И.Шакура




12.01. Лекция 1. Обзор современной астрофизики

Слайды (pdf)

Темы лекции:

Солнце. Условия в недрах, р-р цикл, нейтрино. Перенос энергии — конвенция и лучистый перенос. Магнитное поле: солнечные пятна. Гелиосейсмология.

Солнечная система. Образование и миграция планет, пыль, проблема образования Марса. Недра планет: металлический водород в гигантах, экспериментальное изучение условий в недрах планет. Экзопланеты.

Звезды. Главное характеристика звезды — масса. Диаграмма Гершпрунга—Рассела. Сверхновые: многообразие физики, остатки. Нейтронные звезды. Черные дыры (ЧД): как увидеть, тень. Двойные системы: аккреция, обмен массой, гравитационные волны, слияния ЧД. Сверхмассивные ЧД: активные ядра галактик

Галактики: Млечный Путь, темное вещество, рукова и звездообразование, межзвездная среда, джинсовская неустойчивость. Скопления галактик: темное вещество, слабое линзирования. Крупномасштабная структура Вселенной.

Расширение Вселенной, постоянная Хаббла, тёмная энергия, реликтовое излучение. Барионные акустические осцилляции, обилие элементов и первичный нуклеосинтез.

Задачи семинара:

  1. Энерговыделение в протон-протонного цикле, поток солнечных нейтрино на Земле.
  2. Эддингтоновская светимость.
  3. Оценка энергии коллапса ядра звезды в нейтронную звезду.
  4. Постоянна Хаббла и сфера Хаббла.



19.01. Лекция 2. Ньютоновская гравитация

Темы лекции:

Ньютоновский потенциал, равновесие звезд, теорема вириала.

Материалы к лекции:

«Физические основы строения и эволюции звёзд», Глава 1.

Задачи семинара:

  1. Гравитационные волны. Квазиньютоновский вывод. (по статье Schutz 1984, Am. J. Phys.)
К теме семинара см. также статью Hilborn arXiv: 1710.04635.


16.02. Лекция 6. Черные дыры

Темы лекции:

Устойчивые орбиты (ISCO), Тень черной дыры, метрика Керра, диаграмма Пенроуза, поведение под горизонтом, слабые статические возмущения вдали от черной дыры.

Семинар:

  1. Регистрация гравитационных волн.
Презентация семинара "Регистрация гравитационных волн" (pdf), "Регистрация гравитационных волн" (ppt).


Заключительные лекции по космологии.

Материалы к лекциям:

Презентация PDF.


11.05. Лекция. Звезды: строение и эволюция.

Тема первой части: Эволюционные треки на диаграмме Герцшпрунга-Рассела

Материалы к лекции:

Презентация PDF, Презентация PPT.

Тема второй части: Отрицательная теплоемкость и теорема вириала для звезд, соотношение масса-светимость, давление вырожденного газа, вклад газового давление в полное давление в звездах.

Материалы к лекции:

«Физические основы строения и эволюции звёзд», Глава 6.
Общая астрофизика. Засов, Постнов. Глава 5 стр.161-166, 179-185 (по новому изданию)




18.05. Лекция. Строение и формирование звезд. МЗС.

Тема первой части: Устойчивость звезд, уравнение Эмдена, политропы, гравитационная энергия звезды, минимальная масса звезд

Материалы к лекции:

«Физические основы строения и эволюции звёзд», Параграфы 6.3, 2.1, 2.2. Соболев "Курс теоретической астрофизики" стр. 491.

Тема второй части: Нагрев и охлаждение МЗС. Фазы МЗС. Образование звезд. Сжатие облака, масса Джинса.

Материалы к лекции:


Общая астрофизика. Засов, Постнов. стр.116, 125, 153, 179-185 (по новому изданию). Лекции Jorgen Chistensen-Dalsgaard (глава 10).