Про кафедру астрофізики
Кафедра астрофізики
|
|
| Коротка історія. Кафедра астрофізики фізичного факультету Львівського національного університету імені Івана Франка відновлена у 1996 році на чолі з доктором фіз.-мат. наук, професором Ваврухом Маркіяном Васильовичем. Однак, історично своїм корінням вона сягає другої половини XIX століття, коли Міністерство у справах освіти Австро-угорської монархії, до якої у той час належав Львів, дозволило відкрити у Львівському університеті кафедру астрономії і затвердило доктора В.Ляску першим її завідувачем. З 1900 року по 1930 рік кафедрою завідував всесвітньо відомий астроном професор М.Ернст. Сучасність. Навчальні дисципліни. Бакалаврат. Кафедра астрофізики забезпечує підготовку нової освітньої програми “Астрофізика та фізика космосу” спеціальності 104 “Фізика та астрономія” з наступних базових дисциплін: “Загальна астрономія та астрофізика”, “Сферична астрономія”, “Практична астрономія та астрофізика”, “Фізика навколоземного космосу та геліосфери”, “Небесна механіка та астродинаміка”, “Позагалактична астрономія та космологія”, “Фізика зір та зоряних систем”, “Дифузна матерія у Всесвіті”, “Механіка” та “Загальний фізичний практикум (механіка)”; а також вибіркових дисциплін: “Програмування та аналіз даних в ОС Linux”, “Методи візуалізації та аналізу даних”, “Чисельні методи в астрофізиці”, “Векторний та тензорний аналіз”, “Вибрані розділи ріманової геометрії”, “Тензорний аналіз на многовидах та його застосування в фізиці”, “Основи фізики галактик”, “Фізика раннього Всесвіту”, “Великомасштабна структура Всесвіту”, “Релятивістська астрофізика”, “Загальна теорія відносності та основи космології”, “Основи теорії гравітації”, “Навколоземна астрономія та основи космічної ситуаційної обізнаності”, “Позиційні та фотометричні спостереження об’єктів навколоземного простору”, “Локаційні методи спостереження об’єктів навколоземного простору”, “Основи навігації”, “Супутникова навігація (Satellite navigation)”, “Глобальні позиційні системи”, “Основи комп’ютерного моделювання переносу випромінювання”, “Основи комп’ютерних гідродинамічних симуляцій”, “Основи комп’ютерного моделювання зоряних атмосфер”, “Вступ до теоретичної астрофізики”, “Вступ до астрофізики високих енергій”, “Основи космічної гідродинаміки”. У новій освітній програмі “Експериментальна та теоретична фізика” спеціальності 104 “Фізика та астрономія” викладачі кафедри забезпечують викладання “Загальна астрономія та астрофізика”, “Механіка” та “Загальний фізичний практикум (механіка)”.В освітній програмі “Фізика та астрофізика” спеціальності 104 “Фізика та астрономія” викладачами кафедри читаються такі курси, як “Загальна астрономія та астрофізика”, “Практична астрофізика”, “Фізика зір та туманностей”, “Загальна теорія відносності”, “Механіка” та “Загальний фізичний практикум (механіка)”, а студентам-бакалаврам освітньої програми “Комп’ютерна фізика” – “Механіка”, “Загальний фізичний практикум (механіка)”, “Лінійне програмування”, “Програмування в середовищі Linux”, та вибіркові дисципліни “Загальна теорія відносності”, “Релятивістська астрофізика та космологія”; на освітній програмі “Квантові комп’ютери та квантове програмування” викладачі кафедри ведуть дисципліни “Загальна астрономія та астрофізика” та “Загальний фізичний практикум (механіка)”. В освітній програмі “Комп’ютерні технології у прикладній фізиці” спеціальності 105 “Прикладна фізика та наноматеріали” викладачі кафедри забезпечують викладання дисципліни “Механіка”, “Загальний фізичний практикум (механіка)” та “Програмування в середовищі Linux”. Магістратура. Студентам-магістрам освітньо-наукових програм “Теоретична фізика та астрофізика”, а також “Експериментальна фізика” викладаються наступні курси: “Нуклеосинтез у Всесвіті”, “Діагностика та моделювання світіння небулярних середовищ”, “Космічна магнетогідродинаміка”, “Структура та еволюція Всесвіту”, “Астрофізика компактних об’єктів”, “Супутникова навігація”, “Небесна механіка та астродинаміка”, “Моделювання зоряних атмосфер”. Також кафедра астрофізики забезпечує викладання дисциплін “Моделювання астрофізичних процесів та характеристик астрономічних об’єктів”, “Актуальні задачі сучасної астрофізики”, “Обробка результатів астрономічних спостережень” та здійснює проведення наукових семінарів для PhD-студентів (аспірантів), що навчаються за освітньою програмою “Астрофізика та фізика космосу” спеціальності 104 “Фізика та астрономія”. Конференції. Відповідність сучасним вимогам. Матеріально-технічна база кафедри астрофізики фізичного факультету:
Аспірантура. Основні роботодавці:
За додатковою інформацією звертайтеся:
|
|
Наукові інтереси працівників кафедри
-
- Комп’ютерне моделювання перенесення випромінювання в астрофізичних середовищах.
Більшість інформації від астрофізичних об’єктів отримується за допомогою телескопів, які фокусують видиме і невидиме світло (електромагнітне випромінювання) після чого воно розкладається у спектр, досліджується його поляризація, проводяться фотометричні вимірювання. Все це випромінювання виникло в складних за структурою та фізичними характеристиками астрофізичних середовищах (атмосферах зір, газопилових туманностях тощо). Ми відтворюємо шлях випромінювання у цих астрофізичних об’єктах використовуючи методи комп’ютерного моделювання, у якому враховуються всі важливі елементарні процеси в астрофізичній плазмі. Таке моделювання потребує значних обчислювальних потужностей. Ми вчимо студентів (майбутніх астрофізиків) усім тонкощам програмування для розрахунку таких складних моделей, як на окремих комп’ютерних робочих станціях, так і на обчислювальному кластері.
-
- Моделювання світіння галактик з активним зореутворенням на основі хемодинамічних симуляцій їх еволюції.
Як утворились ядра хімічних елементів складніших за гелій? У нас ви отримаєте знання про всі тонкощі як зоряного, так і вибухового нуклеосинтезу, про збагачення міжзоряного середовища важкими елементами, про складний процес комп’ютерної симуляції еволюції галактик з активним зореутворенням, у результаті чого ми отримуємо все більш детальну інформацію про фізичні умови та іонізаційну структуру цих видовищних об’єктів. “Засвітивши” їх іонізуючим випромінюванням молодих масивних зір в процесі моделювання переносу іонізуючого випромінювання в них, ми отримуємо спектри та інші важливі характеристики цих галактик, які, порівнюються з відповідними даними астрономічних спостережень на найбільших телескопах світу. Таке порівняння дозволяє нам оцінити правильність наших моделей, а також визначити майбутні напрямки їх удосконалення. У такий спосіб поглиблюється наше розуміння всіх важливих астрофізичних процесів, що відбуваються в галактиках з активним зореутворенням. Ми працюємо над цими задачами разом з австрійськими астрофізиками з Віденського університету.
-
- Дослідження внутрішньої будови зір.
Життєвий цикл зір головним чином визначається їх масою, а також хімічним складом. В класичному розумінні зорі – це газові об’єкти, в надрах яких відбуваються термоядерні реакції синтезу. Тобто з легших елементів утворюються все важчі, при цьому виділяється енергія, яка і “розігріває” зорю. Але не всі об’єкти спроможні забезпечити термоядерне горіння – якщо маса об’єкта менша за приблизно 0.08 сонячні маси, то гравітаційного стиску недостатньо, щоб розігріти газ до потрібної температури. Такі об’єкти називають коричневими карликами. Із збільшенням маси зорі, все більше стадій термоядерного горіння вони проходять, утворюючи при цьому всередині все важчі і важчі елементи. Таким чином, чим важча зоря, тим цікавіше, але коротше життя вона проживає. До прикладу, час життя Сонця, такого як ми його знаємо зараз, близько 10 мільярдів років, а в 10 раз масивніша зоря проживе своє життя за приблизно 30 мільйонів років. Зорі більших мас мають і більші розміри, тому їх ділять на карлики та гіганти. А в залежності від поверхневої температури їм присвоюють різні кольори. Яка будова зір? Чи всі вони мають однакову структуру, подібну до Сонця?..
-
- Дослідження білих карликів, нейтронних зір і чорних дір.
Як закінчують своє життя зорі? Залежно від маси зорі розрізняють три кінцеві етапи їх еволюції. Якщо маса зорі менша за приблизно 10 сонячних мас, то вона закінчить своє життя як білий карлик. Це компактний об’єкт розміром з нашу Землю, в якому зосереджена маса порядку сонячної. Речовина таких зір перебуває в екстремальних умовах: прискорення вільного падіння на їх поверхні в сотні тисяч раз перевищує земне, а центральна температура може сягати сотень мільйонів градусів. Гравітаційному колапсу такого об’єкта протистоїть тиск вже не звичайного газу, а виродженого. Цим зумовлена їх дивна властивість – чим більший карлик за розміром, тим менша його маса. Якщо маса зорі перевищує десять сонячних мас, то в кінці свого життя вона перетвориться на нейтронну зорю, або ж у випадку великих мас, у чорну діру. Типова нейтронна зоря – це куля радіусом декілька десятків кілометрів і масою декількох Сонць. Вона настільки густа, що електрони вимушені просто “втискатись” в протони. Таким чином утворюється дуже густий нейтронний газ, який і формує нейтронну зорю. Дуже масивні зорі з часом перетворюються в чорні діри. Ці об’єкти настільки густі, що навіть світло не може подолати їх гравітації. Якби Сонце перетворилось в чорну діру, то його радіус складав би близько 3 кілометрів. А чи знали Ви, що в центрі галактик теж є чорні діри, маси яких можуть перевищувати масу Сонця в мільярд разів? В кінці 2015 року вченим вперше вдалось зареєструвати збурення простору при злитті двох чорних дір. В результаті зіткнення утворились гравітаційні хвилі – коливання простору навколо чорних дір – які поширювались у всі сторони, що і зафіксували гравітаційні телескопи на поверхні Землі. Чому білі карлики не можуть бути масивніші за 1.5 сонячних маси і як вони пов’язані з таким надпотужним явищем в космосі як Наднові? Що таке пульсари? Яким чином чорні діри “викривлюють” простір? Про це та ще багато цікавого студенти можуть дізнатись на спецкурсах з фізики компактних об’єктів.
-
- Дослідження фізичних характеристик та хімічного складу газопилових туманностей.
Дивлячись на ці об’єкти розумієш, чому їх часто називають “квітами Всесвіту”. Насправді планетарні туманності (компактні розміри – до одного парсека) виникли у результаті “смерті” зір проміжної маси, а гігантські області іонізованого газу, які мають розміри, що досягають порядку кілопарсека виникли в результаті їх іонізації масивними молодими зорями, що знаходяться у, або, біля них. Ми вивчаємо спектри цих об’єктів та моделюємо їх світіння, що дозволяє нам визначати фізичні характеристики та хімічний склад цих незвичайних, у порівнянні із земними умовами, середовищ. Це дозволяє нам вивчати розподіл хімічних елементів за об’ємом, як нашої, так і інших галактик, що у свою чергу відкриває нам усі тонкощі їх хемодинамічної еволюції. Також на основі хімічного вмісту зон HII у низькометалічних блакитних компактних галактиках, ми визначаємо і уточнюємо вміст, так званого, первинного гелію синтезованого не в зорях, а невдовзі після Великого Вибуху, коли температура у всьому Всесвіті була настільки великою, що термоядерні реакції відбувалися скрізь. Зараз у співпраці з польськими колегами з Інституту астрономії в місті Торунь (батьківщина Миколи Коперника), ми вивчаємо модельними методами пил в оболонках планетарних туманностях, оцінюючи правильність наших моделей шляхом співставлення модельних діаграм кольору в інфрачервоному діапазоні із спостережуваними, які, у свою чергу, були отримані з даних спостережень на космічних ІЧ-телескопах Spitzer, ISO та IRAS.
-
- Космологія та великомасштабна структура Всесвіту.
На початку XX століття американський астроном Едвін Габбл показав за результатами своїх астрономічних спостережень, що зорі у Всесвіті об’єднані у галактики, більшість яких, у свою чергу, віддаляються одна від одної. Альберт Айнштайн не зміг на основі рівнянь гравітації загальної теорії відносності отримати стійкі розв’язки для статичного Всесвіту. Російський інженер Фрідман та бельгійський священник Леметр, у свою чергу, отримали стійкі розв’язки для Всесвіту, що розширюється (або стискається). Так практично, і теоретично, було відкрито розширення Всесвіту. У 60-х роках XX століння Пензіас та Вілсон відкрили космічне реліктове випромінювання у мікрохвильовому діапазоні, яке виникло, згідно передбачень космологічних теорій, в епоху рекомбінації речовини у Всесвіті. Дослідження швидкостей обертання різних частин галактик привело до відкриття так званої темної матерії, яка не випромінює. але гравітаційно взаємодіє із звичайною матерією. Зовсім недавно за результатами спостережень наднових Ia-типу було відкрито прискорене розширення Всесвіту. Ми здійснюємо комп’ютерні космологічні симуляції еволюції Всесвіту вивчаючи з їх допомогою все більш тонкі нюанси протікання фізичних процесів за екстремальних умов раннього Всесвіту, перевіряючи правильність наших симуляцій через порівняння їх результатів із спостереженнями головно космічного мікрохвильового реліктового випромінювання. У такий спосіб ми вивчаємо вміст та природу вищезгаданої темної матерії та темної енергії, яка спричиняє прискорене розширення Всесвіту. Ці дослідження проводяться у тісній співпраці з європейськими науковцями. Дослідження за цим напрямком з одного боку вимагають, з іншого боку поглиблюють знання від мікро- до макрофізики, оскільки Всесвіт є своєрідною лабораторією (наприклад, прискорювач частинок) аналог якої людство ніколи не вдасться створити. Дослідження українських вчених (в тому числі львівських) за цим напрямком були удостоєні державної премії.
-
- Навколоземна астрономія.
Загальний доступ до цього блоку закритий.
Міжнародна наукова співпраця
-
- Інститут астрофізики, Віденський університет, Австрія
Небулярна група кафедри астрофізики ЛНУ (док. Мелех Б.Я. та асп. Бугаєнко О.) розробляють напрям мультикомпонетного моделювання світіння карликових галактик з активним зореутворенням на основі
хемодинамічних симуляцій їх еволюції (д-р Сімоне Реккі, проф. Ґ. Генслер, Інститут астрофізики, Відень).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Світлини док. Мелеха Б.Я. приміщення Інституту астрофізики Віденського університету та з його виступу на семінарі цього інституту.
Після семінару в Інституті астрофізики Віденського університету (30 травня 2016 р.): (зліва-направо) Сімоне Реккі (Simone Recchi, Австрія), Богдан Мелех (Україна), Франсуа Хамме (Francois Hammer, Франція), Ґерхард Генслер (Gerhard Hensler, Австрія).
-
- Центр Астрономії імені Миколи Коперніка, Торунь, Польща
Док. Мелех Б.Я. (Львів, ЛНУ) співпрацює з проф. Ришардом Щербою (Торунь, ЦАМК) над узгодженням фотоіонізаційних моделей світіння газопилових туманностей з результатами фотометричних спостережень, отриманих на космічних телескопах IRAS та Spitzer, а також в рамках проекту 2MASS
|
|
|
|
|
Світлини док. Мелеха Б.Я. приміщення Центру Астрономії імені Миколи Коперника у м. Торунь та заміської спостережуваної бази цього центру.
-
- Міжнародна академія астронавтики нагородила українських учених за найкращу книгу в галузі фундаментальних наук
Міжнародна академія астронавтики, заснована у 1960 році з ініціативи одного із піонерів ракетобудування Т. фон Кармана, відзначила своєю нагородою 2016 року в категорії «Найкраща книга в галузі фундаментальних наук» тритомне видання «Dark energy and dark matter in the Universe». Серед авторів книги – директор Астрономічної обсерваторії та професор кафедри астрофізики Львівського національного університету імені Івана Франка – Богдан Степанович Новосядлий.
|
|
|
-
- Вігорлатська обсерваторія, Гуменне, Словаччина
Кафедра астрофізики тісно співпрацює з Вігорлатською обсерваторією. Зокрема, проводить практику студентів та стажування викладачів кафедри у цій обсерваторії. Також бере участь у щорічній, організованій цим закладом, конференції KOLOS (фотографії з KOLOS-2019 див. нижче).
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Випускники
Роман Оверко. Навчався за спеціалізацією “Астрофізика” спеціальності 104. “Фізика та астрономія”. Після отримання диллома магістра продовжив навчання в аспірантурі м. Дублін (Ірландія), де здобув PhD-ступінь за напрямом досліджень пов’язаним із застосуванням марківських процесів та методів машинного навчання для систем контролю та прийняття рішень.
 |
 |
 |
 |
 |
Практика студентів
Україна, Брюховичі, 2020 р.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Словаччина, Вігорлатська обсерваторія, 2019 р.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Україна, Брюховичі, 2015 р.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Польща, Вроцлав, 2012 р.
Львівські студенти-астрономи Михайло Мозгаль та Оксана Саган (по центру) та польські колеги проф. Анджей Піґульскі (зліва) та проф. Павел Пресь (справа):
Зображення NGC 2371 та NGC 2392, отримані нашими студентами на польських телескопах:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Україна, Крим, 2008 р.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Робота з абітурієнтами
Завідувач кафедри астрофізики, Мелех Богдан Ярославович, 7 лютого 2017 р. у складі представників Львівського національного університету імені Івана Франка відвідав Горохівську школу-гімназію, де розповів учням 10-11 класів про переваги навчання на фізичному фізичному факультеті та перспективи працевлаштування фізиків бакалаврів та магістрів.
Світлини Ольги Ферт, Романи Михайлишин, Дмитра Герцюка:
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Більше світлин дивіться на сайті http://www.lnu.edu.ua/gallery/predstavnyky-lvivskoho-universytetu-vidvidaly-horohivsku-shkolu-himnaziyu/
Доцент кафедри астрофізики, Смеречинський Святослав Всеволодович, у складі делегації Львівського національного університету імені Івана Франка відвідав Буську гімназію імені Євгена Петрушевича, Бучацьку гімназію імені Володимира Гнатюка, та Львівський фізико-математичний ліцей, де зустрівся з учнями випускних класів та вчителями цих навчальних закладів, щоб розповісти про здобутки факультету, особливості навчання на факультеті та специфіку цьогорічної вступної кампанії.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Більше інформації можна дізнатися за наступними посиланнями:
Представники Університету відвідали Буську гімназію імені Євгена Петрушевича,
Делегація Університету відвідала Бучацьку гімназію імені Володимира Гнатюка,
Представники Університету зустрілися з учнями Львівського фізико-математичного ліцею.
31 жовтня 2017 р. доктор фізико-математичних наук, завідувач кафедри астрофізики ЛНУ Мелех Б.Я. мав зустріч з учнями 4-В класу 99 школи. “Цей загадковий Всесвіт”, саме так називалась тема, став для дітей ще більш захоплюючим.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
28 лютого 2019 р. доктор фізико-математичних наук, завідувач кафедри астрофізики ЛНУ Мелех Б.Я. взяв участь в учнівській (не)конференції Пулюївський miniEdCamp, що відбулась у Ліцеї імені Івана Пулюя, де заступником директора працює випускниця фізичного факультету (та кафедри астрофізики) Мар’яна Боднар.
 |
 |
 |
Завідувач кафедри астрофізики д.ф.-м.н. Мелех Б.Я. з 24 по 28 березня 2019 р. був головою журі IX Всеукраїнської учнівської олімпіади з Астрономії (IV етап), який проходив у м. Житомир. Під час звернення до учасників Олімпіади він закликав 11-класників продовжити після отримання атестатів та сертифікатів ЗНО подавати заяви на навчання у Львівському, Київському, Харківському або Одеському національних університетах з метою отримання фаху астронома та астрофізика. “Україна та світ чекають на вас, як на астрономів та астрофізиків професіоналів!” — підкреслив Богдан Ярославович. Також 9-ти та 10-класників він запросив до участі у X Всеукраїнській учнівській олімпіаді з Астрономії у 2020р., заключний етап якої планується провести у Львові. “Перемагайте у перших трьох етапах Олімпіади (ви вже це мінімум раз зробили) і приїжджайте до Львова!” — закликав Мелех Б.Я.
Більше світлин можна знайти за наступними посиланнями: тут та тут.
 |
 |
 |
 |
 |
Щорічно (за виключенням 2020-2022 рр.) кафедра астрофізики та Астрономічна обсерваторія ЛНУ беруть активну участь в організації та проведенні III етапу Всеукраїнської учнівської олімпіади з астрономії у м. Львів.
У 2022-2024 рр. кафедра астрофізики забезпечила проведення Всеукраїнської інтернет-олімпіади з астрономії.
У 2024 році завідувач кафедри астрофізики був головою журі заключного IV етапу Всеукраїнської учнівської олімпіади з астрономії (проводилась у Львові), а викладачі кафедри та працівники Астрономічної обсерваторії ЛНУ працювали у складі журі.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |