Діагностика та моделювання світіння небулярних середовищ (Diagnostics and modeling of the nebular environments) (104 Фізика та астрономія. ОНП Теоретична фізика та астрофізика)

Тип: Нормативний

Кафедра: астрофізики

Навчальний план

СеместрКредитиЗвітність
93Іспит

Лекції

СеместрК-сть годинЛекторГрупа(и)
916ст. наук. співробітник Мелех Б. Я.ФзФм-11

Лабораторні

СеместрК-сть годинГрупаВикладач(і)
916ФзФм-11ст. наук. співробітник Мелех Б. Я.

Опис навчальної дисципліни

Курс покликаний викласти студентам основи фізики світіння небулярних середовищ (газових туманностей). Дуже низька концентрація небулярної плазми спричиняє важливість процесів випромінювання при переходах навіть з метастабільних рівнів, а тому така плазма відноситься до не-ЛТР середовищ. З цієї точки зору астрофізичні об’єкти (планетарні туманності, зони НІІ, дифузний іонізований газ тощо) є унікальними природними лабораторіями (які важко реалізувати в земних лабораторіях) для атомної фізики. Також з задачами фізики небулярних середовищ пов’язані такі напрямки досліджень в астрофізиці як визначення вмісту первинного гелію, тестування алгоритмів хемодинамічних симуляцій еволюції галактик різних типів та визначення параметрів їх обертання тощо. Отже, вирішення актуальних проблем фізики небулярних середовищ приведе до вагомих впливів на вищезгадані напрямки досліджень в інших галузях астрофізики. Тому вивчення цього курсу на сучасному рівні є надзвичайно корисним у підготовці студентів-магістрів спеціальності 104 Фізика та астрономія, здатних ще на етапі навчання підключитися до роботи наукових груп, що працюють над розв’язками як актуальних проблем сучасної астрофізики, так і задач атомної фізики у дуже відмінних від земних умовах.

Головна мета дисципліни:

    • дати студентам огляд елементарних процесів у небулярній плазмі,
    • дати студентам поглиблений огляд методів діагностики світіння небулярного газу та моделювання світіння газопилових туманностей,
    • показати застосування діагностичних та модельних методів світіння небулярних середовищ різних типів до визначення їх хімічного складу та до задач атомної спектроскопії,
    • показати взаємозв’язок між центральними об’єктами газових туманностей різних типів та їх оболонок,
    • підготувати майбутніх магістрів до роботи у наукових групах, що займаються розв’язком актуальних проблем небулярної астрофізики вже під час навчання.

Основні завдання дисципліни:

    1. Навчити студентів розуміти основні елементарні процеси у небулярній плазмі.
    2. Дати студентам детальний опис сучасних діагностичних методів дослідження небулярних середовищ з описом їх переваг та недоліків.
    3. Описати сучасні методики визначення поля іонізуючого випромінювання у газових туманностях залежних і незалежних від моделі іонізуючого джерела.
    4. Описати сучасні алгоритми розрахунку фотоіонізаційних моделей світіння газових туманностей у різних геометріях.
    5. Описати сіткові модельні методи і їх застосування для виводу виразів для іонізаційно-корекційних множників, що враховують неспостережувані стадії іонізації у газових туманностях.
    6. Описати методи пошуку оптимальних фотоіонізаційних моделей світіння небулярних середовищ.
    7. Описати методики врахування наявності пилу у іонізованій і нейтральних частинах газопилових туманностей.
    8. Описати ударно-хвильовий механізм збудження світіння небулярного газу та способи оцінки його ефективності у реальних небулярних середовищах.
    9. Описати алгоритми хемодинамічних симуляцій процесів зореутворення і їх тестування за допомогою мультикомпонентного фотоіонізаційного моделювання.
    10. Показати як сучасні методи досліджень небулярних середовищ використовуються для виведення фізичних характеристик та хімічного складу небулярних середовищ.
    11. Показати прикладне застосування результатів дослідження фізичних характеристик та хімічного складу різних типів небулярних об’єктів в інших розділах фізики та астрофізики: дослідження заборонених ліній, визначення вмісту первинного гелію, градієнту розподілу вмісту важких елементів за об’ємом галактик тощо.

Рекомендована література

Базова:

    1. Головатий В. В., Мелех Б. Я., Гаврилова Н. В. Фізика світіння газових туманностей : навч. посібник. Львів: ЛНУ імені Івана Франка, 2013.
    2. Головатий В. В., Мелех Б. Я., Гаврилова Н. В. Фізика газових туманностей: лаб. практикум. Львів, ЛНУ імені Івана Франка, 2006.
    3. Osterbrock D. E., Ferland G. J. Astrophysics of the Gaseous Nebulae and Active Galactic Nebulae. 2nd edition. Sausalito, CA: University Science Books, 2005.
    4. Aller L. H. Gaseous Nebulae. 2nd edition. Dordrecht: Reidel, 1983.
    5. Ferland G. J. Hazy 1. A brief introduction to Cloudy. Introduction and commands (version 05.07). Department of Physics and Astronomy, University of Kentucky, Lexington, 2005. http://www.nublado.org
    6. Ferland G. J. Hazy 2. A brief introduction to Cloudy 96. Computational methods. Department of Physics and Astronomy, University of Kentucky, Lexington, 2005. http://www.nublado.org
    7. Ferland G. J. Hazy 3. A brief introduction to Cloudy 96. Results, enviroment. Department of Physics and Astronomy, University of Kentucky, Lexington, 2005. http://www.nublado.org

Допоміжна:

    1. Dopita M. A., Sutherland R. S. Diffuse Matter in the Universe. Springer, 2001.
    2. Melekh B., Recchi S., Hensler G., Buhajenko O. “Photoionization analysis of chemodynamical dwarf galaxies simulations.” Mon. Not. R. Astron. Soc. 2015. Vol. 450. P. 111–127. https://doi.org/10.1093/mnras/stv569.
    3. Мелех Б. Я., Кузьмак А. Р. “Фотойонiзацiйне моделювання оболонок планетарних туманностей з урахуванням пилу. І. Вплив пилу на емісiйний спектр планетарних туманностей.” Журн. фіз. дослідж. 2012. Т. 16, №1/2. Стаття 1902. https://doi.org/10.30970/jps.16.1902.
    4. Кузьмак А.Р., Мелех Б.Я. “Фотойонiзацiйне моделювання оболонок планетарних туманностей з урахуванням пилу. ІІ. Визначення мас небулярної оболонки та її зорі-попередниці за електронною температурою у випадку однорідного просторового розподілу небулярної речовини.” Журн. фіз. дослідж. 2020. Т. 24, №1. Стаття 1905. https://doi.org/10.30970/jps.24.1905.
    5. Koshmak I. O., Melekh B. Ya. “The primordial helium abundance determina­tion using multicomponent photoionization modelling of low-metallicity H II regions.” Adv. Astron. Space Phys. 2018. Vol. 8, Issue 1. P. 16–23. http://aasp.kiev.ua/volume8/016-023-Koshmak-electr.pdf.
    6. Melekh B. Ya., Demchyna A. V., Holovatyi V. V. “Envelope masses and distances to planetary nebulae: IC 5117 and NGC 7293.” Kinem. Phys. Celest. Bodies. 2015. Vol. 31, Issue 2. P. 73–81. https://doi.org/10.3103/S088459131502004X.
    7. Buhajenko O., Melekh B. “Photoionization modelling of planetary nebulae with realistic density distribution using detailed method for diffuse radiation calculation and Outward Only approximation.” Adv. Astron. Space Phys. 2018. Vol. 8, Issue 1–2. P. 3–8. http://aasp.kiev.ua/volume8/003-008-Buhajenko-electr.pdf.

Інформаційні ресурси:

    1. http://www.nublado.org
    2. https://ism.obspm.fr
    3. https://www.stsci.edu/science/starburst99/docs/default.htm

Силабус:

Завантажити силабус