(Studia I-go stopnia) Rok akademicki 2012/2013

(Studia I-go stopnia) Rok akademicki 2012/2013

Zagadnienia do Wykladu z Budowa i Ewolucja Gwiazd
II rok Astronomii (Studia I-go stopnia)
Rok akademicki 2012/2013
Wyklad 1. Znaczenie teorii budowy wewetrz
gwiazdowych i ewolucji dla astrofizyki. Poszuki,
wania odpowiedzi na pytanie: jak świeci Slońce? Obserwowane wlasności gwiazd. Symetria
sferyczna.
Wyklad 2. Opis Eulera i Lagrange’a. Równowaga hydrostatyczna. Oszacowanie centralnych wartości ciśnienia i temperatury. Podstawowe skale czasowe: dynamiczna, termiczna,
nuklearna.
Wyklad 3. Twierdzenie o wiriale. Podstawowe równania budowy wewnetrznej
gwiazd,
,
warunki brzegowe. Calkowanie numeryczne. Gwiazdy ciagu
glównego wieku zero.
,
Wyklad 4. Dane mikrofizyki. Statystyka Maxwella-Boltzmana, Bosego-Einsteina, FermiegoDiraca. Rówania stanu. Rozklad Maxwella, rozklad Plancka, rozklad Fermiego-Diraca. Gaz
doskonaly, gaz zdegenerowany, gaz zdominowany przez ciśnienie promieniowania.
Wyklad 5. Dane mikrofizyki. Rozklad Boltzmana, formula jonizacyjna Sahy. Lokalna
równowaga termodynamiczna. Podstawowe źródla nieprzezroczystości materii gwiazdowej, tablice
OPAL i OP. Lokalne maksima nieprzezroczystości.
Wyklad 6. Dane mikrofizyki. Reakcje jadrowe
we wnetrzach
gwiazd. Energia wiazania.
,
,
,
Prawdopodobieństwo zajścia reakcji, pik Gamowa, tempa reakcji jadrowych
i
wydajność
ener,
getyczna. Tempo zmian obfitości danego pierwiastka w wyniku reakcji jadrowych.
,,Palenie”
,
wodoru: cykl p-p (I, II, III) i CNO. ,,Palenie”helu: reakcje 3α. Synteza jader
cieższych.
Fo,
,
todezintegracja.
Wyklad 7. Transport energii. Promieniowanie, przewodnictwo. Przybliżenie dyfuzyjne,
gradient promienisty. Transport promienisty w otoczkach gwiazdowych, przybliżenie Eddingtona, jasność Eddingtona
Wyklad 8. Transport energii. konwekcja. Kryterium Schwarzschilda i Ledoux. Oscylacje w warstwie dynamicznie stabilnej: czestotliwość
Brunta-Väisälä’a. Wlaczenie
konwekcji
,
,
do równań budowy wewnetrznej
gwiazd:
1)
wn
etrze,
2)
warstwy
podfotosferyczne.
Teoria
drogi
,
,
mieszania, ciśnieniowa skala wysokości, lokalny strumień konwekcyjny, średnia predkość
un,
oszenia elementu, konwekcyjna skala czasowa. Obszary niestabilności konwekcyjnej w gwiazdach.
Wyklad 9. Proste modele gwiazdowe. Budowa wewnetrzna
gwiazd ciagu
glównego
,
,
wieku zero. Modele politropowe: równanie Lane’a-Emdena, wyrażenia na R, M, ρc /ρ̄, zależność
masa-promień, modele o indeksach politropy: n = 0, 1, 1.5, 3 i 5. Przypadek izotermiczny
(n = ∞).
Wyklad 10. Proste modele gwiazdowe. Relacje homologiczne. Zależność masa-jasność
dla gwiazd zdominowanych przez transport: 1) promienisty: gwiazdy masywne i średniomasywne,
2) konwekcyjny: ścieżki (granica) Hayashiego.
Wyklad 11. Ewolucja przed ciagiem
glównym: warunek niestabilności Jeanse’a, kon,
trakcja hydrostatyczna, minimalna masa gwiazdy. Ewolucja na ciagu
glównym: gwiazdy masy,
wne i malomasywne, wplyw skladu chemicznego, konwekcji, przestrzeliwania z jadra
konwek,
cyjnego. Zmiana profilu obfitości wodoru.
Wyklad 12. Ewolucja gwiazd górnej cześci
ciagu
glównego: granica Schönberga,
,
Chandrasekhara, przerwa Hertzsprunga. Ewolucja gwiazd dolnej cześci
ciagu
glównego:
,
,
blysk helowy. Ewolucja na galezi
czerwonych
olbrzymów
i
nadolbrzymów.
Asymptotyczna
,
galaź
czerwonych
olbrzymów.
Obszary
niestabilności pulsacyjnej: klasyczne Cefeidy, gwiazdy
,
typu RR Lyrea.
Wyklad 13. Etapy ewolucji gwiazd po ciagu
glównym. Model czerwonego olbrzyma,
,
zależność L ∼ Mc . Warstwowe źródla reakcji jadrowych
i ich stabilność. Pulsy termiczne gwiazd
,
masywnych i malomasywnych. Zależność τp ∼ Mc .
Wyklad 14. Ostatnie etapy ewolucji gwiazd. Biale karly: zależność masa-promień,
granica Chandrasekhara, teoria Chandrasekhara. Termiczne wlasności i ewolucja bialych karlów,
ciag
podkarly
, chlodzenia, czas chlodzenia. Dwie drogi dojścia do etapu bialego karla. Gorace
,
typu B. Gwiazdy neutronowe, neutronizacja materii, ,,strzaśni
ecie”
neutronów z jader,
granica
,
,
,
Tolmana-Oppenheimera-Volkoffa. Równanie równowagi hydrostycznej w OTW. Czarne dziury,
promień Schwarzschilda.
Wyklad 15. Testowanie teorii budowy wnetrz
gwiazdowych i ewolucji: 1) neutrina:
,
problem neutrin slonecznych, standardowy model Slońca, 2) gromady gwiazdowe, 3) oscylacje
gwiazdowe: typy gwiazd pulsujacych,
wzbudzanie pulsacji, zależność okres-jasność.
,
Literatura:
1. S. Chandrasekhar, An introduction to the study of stellar structure
2. D. Clayton, Principles of stellar evolution and nucleosynthesis
3. J. Christensen Dalsgaard, Lecture Notes on Stellar Structure and Evolution
4. W. Dziembowski, Budowa i Ewolucja gwiazd (http://helas.astro.uni.wroc.pl pod haslem
Wyklady kursowe i monograficzne)
5. C. J. Hansen, S. Kawaler, V. Trimble, Stellar Interiors: Physical Principles, Structure, and
Evolution
6. R. Kippenhahn , A. Weigert: Stellar Structure and evolution
7. M. Kubiak, Gwiazdy i Materia Miedzygwiazdowa
,
8. B. Paczyński, Budowa i Ewolucja Gwiazd
9. D. Prialnik, An introduction to the theory of stellar structure and evolution
Jadwiga Daszyńska-Daszkiewicz