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.