Астрофизика

Сергей Борисович Попов

Факультет физики ВШЭ, 2020 осенний семестр. Майнор по Астрофизике

Плей-лист с лекциями

02.09. Лекция 1. Астрономические наблюдения

Слайды (pdf)

Темы лекции:

Зачем нужны телекопы. Схема строения телескопа. Радиотелескопы и интерферометры. Наземные гамма-телескопы. Звездные величины. Космические лучи. Детекторы ГВ и нейтрино.

Задачи семинара:

1. Расстояния до Луны и Солнца в световых секундах.
2. Световой год.
3. Парсек.
4. Средняя плотность звезд, планет, нейтронных звезд и черных дыр.
5. Плотность межзвездной среды в диске Галактики.
6. Транзиты. Падение блеска (вывод через отношения масс и плотностей звезды и планеты).
7. Parker Probe и угловые размеры.

Слайды семинара (pdf)

09.09. Лекция 2. Астрономические наблюдения из космоса

Слайды (pdf)

Темы лекции:

Наблюдения из космоса: задачи, сложности. Гамма наблюдения и детекторы. Рентгеновские наблюдения и детекторы. Телескоп Хаббла. НАблюдения в ИК-диапазоне.

Задачи семинара:

1. Солнце в 1 кпк.
2. Галактика на млн. св. лет.
3. Регистрация вспышки магнитара.
4. Предельная звездная величина для 6-метрового телескопа.
5. Предельное угловое разрешение: FAST и одна угловая секунда.

Слайды семинара (pdf)

Семинар 2 (не гуманитарная группа).

Домашнее задание N1 (сдача до 13.09.)

Текущая оценка после домашнего задания N1 ("гуманитарная" группа: Физ (д.1)_МНР2019_1. 13.09.)
Текущая оценка после домашнего задания N1 ("негуманитарная" группа: Физ (д.1)_МНР2019_2. 13.09.)

16.09. Лекция 3. Солнечная система.

Слайды (pdf)

Темы лекции:

Строение Солнечной системы, основные группы объектов и их параметры, формирование СОлнечной системы, строение планет.

Задачи семинара:

1. Эллипс, парабола, гипербола.
2. Теорема вириала.
3. Полеты на Марс и Венеру.
4. Первая и вторая космические скорости.
5. Падение и третий закон Кеплера.
6. Эффект Ярковского.
7. Предельное вращение.
8. Предельная высота гор и сферическая форма астероидов.

Слайды семинара (pdf)

Семинар 3 (не гуманитарная группа).

23.09. Лекция 4. Метод открытия экзопланет

Слайды (pdf)

Темы лекции:

Метод вариации лучевых скоростей, транзиты, микролинзирование, тайминг, астрометрия, прямые изображения.

Задачи семинара:

1. Плотность планеты по параметрам орбиты спутника.
2. Прямое ищображение планеты: орибатльный период и отношение светимостей.
3. Астрометрия. Вывод формулы.
4. Лучевые скорости. Вывод формулы.
5. Длительность транзита. Ускорение свободного падения на планете и ее плотность
6. Коллапс облака.

Слайды семинара (pdf)
Семинар 4 (не гуманитарная группа).

Домашнее задание N2 (сдача до 27.09.)

30.09. Лекция 5. Формирование и эволюция экзопланет. Атмосферы. Экзолуны.

Слайды (pdf)

Темы лекции:

Связь массы, радиуса и плотности. Протопланетные диски. Миграция планет. Эффект Лидова-Козаи. Взаимодействие планет и звезд. Атмосферы планет, методы изучения. Поиски обитаемых планет. Зона обитаемости. Экзолуны: формирование, возможности обнаружения, потенциальная обитаемость. Жизнь в Солнечной системе.

Задачи семинара:

1. Красный карлик с Юпитером. Полуось, разрешение телескопа, астрометрическое смещение.
2. Лучевая скорость, определение массы планеты.
3. "Зеркало" на орбите звезды. Угловое разрешение, наблюдаемость глазом в телескоп.
4. Контрольная работа.

Слайды семинара (pdf)

Текущая оценка после домашнего задания N2 и контрольной работы N1 ("гуманитарная" группа: Физ (д.1)_МНР2019_1. 13.09.)

Результаты контрольной работы N1 ("негуманитарная" группа)

07.10. Лекция 6. Солнце.

Слайды (pdf)

Темы лекции:

Структура Солнца. Солнечная активность. Солнечные нейтрино.

Задачи семинара:

1. Разбор к.р. 1 (10 задач, быстрый разбор)
2. Скорость вращения Солнца, сдвиг линий по Доплеру
3. Интенсивность излучения пятен и диска.
4. Вывод давления в центре Солнца методом размерностей. Оценка температуры для идеального газа.
5. Поток нейтрино от Солнца.
6. Гидростатическое равновесие.
7. Теорема вириала для звезд.
8. Оценка температуры в недрах Солнца по вириалу.

Слайды семинара (pdf)
Семинар 6 (не гуманитарная группа).

14.10. Лекция 7. Звезды.

Слайды (pdf)

Темы лекции:

Задачи семинара:

1. Параллакс.
2. Масса Джинса.
3. Соотношение M-L.
4. Соотношение M-R.
5. Оценка времени жизни звезд.
6. Пульсации звезд.
7. Излучение черного тела

Слайды семинара (pdf)
Семинар 7 (не гуманитарная группа).

28.10. Лекция 8. Белые карлики, сверхновые, нейтронные звезды.

Слайды (pdf)

Темы лекции:

Задачи семинара:

1. Распад двойной системы.
2. Функция масс двойной системы.
3. Источники энергии для нейтронных звезд:

- вращение (энергия вращения, темп потерь энергии);
- аккреция (эффективность аккреции) ;
- магнитное поле (предельное поле).
4. Определение возраста радиопульсаров по замедлению.
5. Темп сверхновых, относительные доли НЗ и ЧД.

Слайды семинара (pdf)
Семинар 8 (не гуманитарная группа).

Текущие оценки негуманитарной группы.

11.11. Лекция 9. Черные дыры.

Слайды (pdf)

Темы лекции:

Задачи семинара:

1. Эддингтоновская светимость.
2. Параметры черных дыр (шварцшильдовский радиус, фотонная сфера , ISCO, "фотография" черной дыры).
3. Планковская светимость.
4. Испарение черных дыр.

Слайды семинара (pdf)
Семинар 9 (не гуманитарная группа).

18.11. Лекция 10. Галактика, внегалактическая астрономия.

Слайды (pdf)

Темы лекции:

Задачи семинара:

1. Число звезд в Галактике.
2. Кривые вращения и ход плотности.
3. Цефеиды в М31.
4. Эпик и М31.
5. Масса Sgr A*.
6. Сравнение угловых размеров черных дыр.

Слайды семинара (pdf)

Домашнее задание N3 (сдача до 22.11.)

25.11. Лекция 11. Внегалактическая астрономия.

Слайды (pdf)

Темы лекции:

Состав вселенной, темное вещество, формирование структуры, слияния галактик, двойные сверхмассивные черные дыры.

Задачи семинара:

1. Разбор домашней работы
2. Горячий газ в галактике.
3. Слияние М31 и Галактики.
4. Слияния черных дыр. Последний парсек. Гравитационно-волновая ракета.

Слайды семинара (pdf)
Семинар 11 (не гуманитарная группа).

Итоговая накопленная оценка "гуманитарной" группы

оценка "негуманитарной" группы за последнее домашнее задание

02.12. Лекция 12. Космология-1.

Слайды (pdf)

Темы лекции:

Эволюцинирующая вселенная, расстояния в космологии, красное смещение.

Задачи семинара:

1. Вывод закона Хаббла.
2. Почему локально Хаббл похож на Доплер.
3. Разные ингредиенты (излучение, вещество, космологическая постоянная), их меняющийся вклад в полную плотность. Кривизна.
4. Параметр замедления.
5. Сфера Хаббла.

Слайды семинара (pdf)
Семинар 12 (не гуманитарная группа). Семинар 12 (не гуманитарная группа) - вторая версия записей.

09.12. Лекция 13. Космология-2.

Слайды (pdf)

Темы лекции:

Скорости и ускорения в расширяющейся вселенной, изменение красного смещения

Задачи семинара:

1. Вывод красного смещения.
2. Горизонты и "луковица".
3. Скорости.
4. Конформное время.

Слайды семинара (pdf)
Семинар 13 (не гуманитарная группа). Семинар 13 (не гуманитарная группа) - вторая версия записей.

Итоговая накопленная оценка "негуманитарной" группы

---

Итоговые оценки гуманитарной группы

---

Записи семинаров негуманитарной группы:

семинар N2, группа N2, 9 сен 2020 https://zoom.us/rec/share/K89Pv6ortOmpvqYq45lh4BlwU301Hsf6-W-U9biXdGVcjcSpCGE2kQrgNNlAURcg.HhreFfT3s1vt0UV0 (Код доступа: Ha0S*16q)

семинар N3, группа N2, 16 сен 2020 https://zoom.us/rec/share/9bud0idw4t0W3qGvJ15gLP3Gx5pitfh_aMHeLlccNrRzzlGkajKW_bVKdKDYQKkl.X5DF4COjqOZdJm8O (Код доступа: sQME9r&^)

семинар N4, группа N2, 23 сен 2020 https://zoom.us/rec/share/sfTRUISf4cw5cuR9gCx9hp921s4aA0XaS-fQ8C9NWWayymeSnFZAItIiA5TkqVgg.sh_YPBxO9_e185EH (Код доступа: 6@7#+kcT)

семинар N6, группа N2, 7 окт 2020 https://zoom.us/rec/share/RbNWSQziWoluiHv3VnJDaOU9SKMSYoH5qqiX5BPKuTZvsjjxjPaypk0uvv9a-j_c.zdwd1znRuvS6rwg2 (Код доступа: !VW6=cem)

семинар N7, группа N2, 14 окт 2020 https://zoom.us/rec/share/-4kpPejxKCYHmGkhPTfOIaIf1y3ME6HO9NsBxWOvHYRWm_qHsvah1CfglJuDZ_GY.5RguvG58ufB5FF_9 (Код доступа: LQ*80vz!)

семинар N8, группа N2, 28 окт 2020 https://zoom.us/rec/share/SZFEY_6Ye4qpeW4zrT24QGpCIbDhSW50JJOa_JrisJjDrh-QGsBaiIm29H4E8ORJ.pvjK23kTr9lpDP19 (Код доступа: $=W6N^Qu)

семинар N9, группа N2, 11 ноя 2020 https://zoom.us/rec/share/3PkWaCQzhvCjrELFYoUQecWAB1DYdy2VHRrMVfVrv4KcNJZaKC8iCpF3QXJWBk3H.juA8Q4x_4Rwu_7Tz (Код доступа: #@JmC7Bt)

семинар N10, группа N2, 18 ноя 2020 https://zoom.us/rec/share/3PkWaCQzhvCjrELFYoUQecWAB1DYdy2VHRrMVfVrv4KcNJZaKC8iCpF3QXJWBk3H.juA8Q4x_4Rwu_7Tz (Код доступа: #@JmC7Bt) семинар N11, группа N2, 25 ноя 2020 https://zoom.us/rec/share/cebpxj-R7iQquyE1FXVnfBXmA_e-K1SN90aFuLC5Ibw17-z3iGejC3bBTkbJmrR9.mGCbTv71ot2OfROB (Код доступа: kk84eb#W)

---