Основи фізичної космології (104 – Фізика та астрономія)
Тип: На вибір студента
Кафедра: астрофізики
Навчальний план
Семестр | Кредити | Звітність |
11 | 5 | Залік |
Лекції
Семестр | К-сть годин | Лектор | Група(и) |
11 | 16 | ст. наук. співробітник Кулініч Ю. А. | ФзФм-22, ФзФм-21 |
Лабораторні
Семестр | К-сть годин | Група | Викладач(і) |
11 | 32 | ФзФм-22 | Кошмак І. О. |
ФзФм-21 |
Опис навчальної дисципліни
Даний курс спрямований на ознайомлення студентів із основами сучасної фізичної космології, знаннями про будову та еволюцію Всесвіту та формування його великомасштабної структури.
У програмі курсу передбачено вивчення спостережних та теоретичних основ сучасної фізичної космології. Теоретична частина включає вивчення динаміки однорідного та ізотропного Всесвіту, його ключових стадій розширення (інфляції, баріосинтезу, нуклеосинтезу, рекомбінації, темних віків, реіонізації, формування великомасштабної структури, тощо), генерацію флюктуацій метрики простору-часу у ранньому Всесвіті та їх подальший ріст з формуванням гравітаційно зв’язаних структур (галактик, скупчень галактик, великих порожнин у просторовому розподілі галактик, стінок, волокон). Студенти ознайомляться зі спостережуваною базою сучасної космології — сучасними дослідженнями великомасштабної структури, реліктового випромінювання та динаміки розширення Всесвіту. Магістри, які вивчали даний курс, після отримання диплому магістра можуть працювати у астрономічних установах та університетських кафедрах в Україні та в світі. Тому вивчення цього курсу є надзвичайно корисним для працевлаштування магістрів спеціальності 104 Фізика та астрономія, які хочуть продовжити свою роботу в астрономічних обсерваторіях та інших установах, діяльність яких пов’язана з передовими дослідженнями Всесвіту, природи та походження його складових.
Головна мета курсу:
-
- Ознайомити студентів з основними знаннями про спостережні та теоретичні основи сучасної фізичної космології.
-
- Дати студентам якісний і кількісний опис усіх етапів еволюції Всесвіту від квантової флюктуації до сучасної епохи та прогнозів його далекого майбутнього.
-
- Ознайомити студентів з теорією гарячого Всесвіту, передбаченням існування і відкриття реліктового випромінювання, проблемами стандартної теорії Великого Вибуху, інфляційними сценаріями раннього Всесвіту.
-
- Навчити студентів застосовувати рівняння загальної теорії відносності для опису еволюції однорідного ізотропного Всесвіту.
-
- Навчити студентів визначати відстані у нестаціонарному Всесвіті за співвідношеннями “світність — червоне зміщення” та “відстань за кутовими розмірами — червоне зміщення”.
-
- Ознайомити студентів з теорією гравітаційної нестійкості, типами, генерацією та еволюцією космологічних збурень, основами теорії формування структури Всесвіту та її елементів — галактик, скупчень галактик, великих порожнин і т.д.
-
- Ознайомити студентів із спостережуваними підставами існування темної матерії, її властивостями та гіпотезами щодо її фізичної природи.
-
- Ознайомити студентів із спостережуваними підставами існування темної енергії, її властивостями та моделями, а також сценаріями майбутнього розширення Всесвіту у різних моделях темної енергії.
Основні завдання курсу:
-
- Сформувати у студентів цілісну наукову картину Всесвіту на основі сукупності спостережуваних даних та перевірених фізичних теорій.
-
- Навчити студентів застосовувати рівняння загальної теорії відносності (рівняння Айнштайна) та їх розв’язки для опису однорідного ізотропного Всесвіту.
-
- Навчити студентів розуміти вплив різних фізичних складових і характеристик Всесвіту (матерії, випромінювання, темної енергії, кривини 3-простору) на динаміку його розширення.
-
- Навчити студентів виводити просторово-часові співвідношення у нестаціонарному Всесвіті та пов’язувати їх із космологічним червоним зміщенням.
-
- Дати студентам основи знань про гравітаційну нестійкість у нестаціонарному Всесвіті, генерацію та еволюцію збурень, формування галактик і великомасштабної структури Всесвіту.
Рекомендована література
Базова:
1. Новосядлий Б. С. Структура й еволюція Всесвіту. Навчальний посібник. Львів, ЛНУ імені Івана Франка, 2019. 159с.
Джерело: https://astro.lnu.edu.ua/wp-content/uploads/2021/10/sev.pdf
2. Александров Ю.В. Основи релятивістської космології. Підручник. Харків: ХНУ імені В. Н. Каразіна, 2004. 133 с.
Джерело: http://dspace.univer.kharkov.ua/bitstream/123456789/60/1/cosmol.pdf
3. Жданов В.І. Вступ до теорії відносності. Навчальний посібник рекомендовано МОН України. Київ: ВПЦ «Київський університет», 2008. 287 с.
Джерело: https://chtyvo.org.ua/authors/Zhdanov_Valerii/Vstup_do_teorii_vidnosnosti/
4. Novosyadlyj B., Pelykh V., Shtanov Yu., Zhuk A. Dark Energy: Observational Evidence and Theoretical Models. Vol. 1. of the three-volume monography “Dark Energy and Dark Matter in the Universe”, Ed. V.M. Shulga. Kiev: Akademperiodyka, 2013, 380 pp. ISBN: 978-966-360-240-0
Джерело: https://mao.kiev.ua/index.php/ua/pdf-opener?Dark_Matter-1
5. Weinberg S. Cosmology. Oxford University Press Inc., New York, 2008. –593 C.
Джерело: http://lib.ysu.am/disciplines_bk/1e79c894ea57086081172d4988a8a3ce.pdf
Допоміжна:
1. Вавілова І.Б. Великомасштабна структура Всесвіту: спостереження і методи дослідження. Навчальний посібник до спецкурсу «Позагалактична астрономія». Київ: РВЦ Київський університет, 1998. 107 с.
Джерело: https://mao.kiev.ua/index.php/ua/pdf-opener?Vavilova-Large-Scale-Structure-Universe
2. Кудря Ю.М., Вавилова І.Б. Позагалактична астрономія. Книга 1. Галактики: основні фізичні властивості. Навчальний посібник. К.: Наукова думка, 2016. 344 с. ISBN 978-966-00-1517-3
Джерело: https://mao.kiev.ua/index.php/ua/pdf-opener?pzastr
3. Вавилова І.Б., Кудря Ю.М., Василенко А.А., Бабик Ю.В. Позагалактична астрономія. Книга 2. Галактики: багатохвильові властивості. Навчальний посібник. Київ: Наукова думка, 2023. 446 с.
Джерело: https://mao.kiev.ua/index.php/ua/pdf-opener?ExtragalaxyAstronomy-book2-2023
4. Климишин І.А. Основи космології. Івано-Франківськ: Симфонія форте, 2014. — 164 с. Джерело: https://mao.kiev.ua/index.php/ua/pdf-opener?klimishin_ia_osnovi_kosmologiyi
5. Климишин І.А. Фрагменти космології. Видання друге, доповнене, Івано-Франківськ, Видавець Третяк І.Я., 2012. – 124с.
Джерело: https://www.calameo.com/read/0028207913031f55a2a52
6. Парновський С., Парновський О. Як влаштовано Всесвіт. Вступ до сучасної космології. Львів: Видавництво Старого Лева, 2018. 248
Інформаційні ресурси:
Anthony Lewis – http://cosmologist.info/teaching/EU/
Antonio Riotto – http://www-ucjf.troja.mff.cuni.cz/malinsky/cejp2013/notes.pdf
https://ui.adsabs.harvard.edu/classic-form
https://arxiv.org/list/astro-ph.CO/recent
https://astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html