Matter and Radiation in the Universe

203-2-4701

Course information

Credit points
3.00
Lecture hours
3.00
TA hours
0.00
Lab hours
0.00
University's course list

Summary

1. Description of the radiation field: flux, intensity, photon occupation number. Blackbody radiation. Brightness temperature.
2. Opacity and emissivity. Kirchhoff law, detailed balance, Einstein coefficients.
3. Equation of radiation transfer. Optical depth. Radiation diffusion.
4. Bremsstrahlung and free-free absorption. Thomson scattering.
5. Line spectrum and basics of atomic and molecular spectroscopy.
Ionization and recombination.
6. Radiation from relativistically moving sources. Synchrotron emission and absorption. Inverse Compton scattering.
7. Basics of nuclear physics: strong, weak and electromagnetic interactions; nuclear binding energy.
8. Stellar structure. Nuclear reactions in stars. Solar neutrino. Main sequence: pp and CNO cycles, mass-luminosity relation. Beyond the main sequence: helium burning and red giants.
9. Final stages of stellar evolution. Properties of degenerate matter. Chandrasekhar limit. White dwarfs, neutron stars, black holes.
10. Cosmic rays. Nuclear interaction of relativistic particles. CR diffusion in the galaxy.

References: Radiative processes in astrophysics (Rybicki & Lightman 1979), Stellar structure and evolution (Prialnik 2000), Black holes, White dwards and neutron stars (Shapiro & Teukolsky, 2004), High energy astrophysics (Longair 2011)

Syllabus

  1. Description of the radiation field: flux, intensity, photon occupation number. Blackbody radiation. Brightness temperature.
  2. Opacity and emissivity. Kirchhoff law, detailed balance, Einstein coefficients.
  3. Equation of radiation transfer. Optical depth. Radiation diffusion.
  4. Bremsstrahlung and free-free absorption. Thomson scattering.
  5. Line spectrum and basics of atomic and molecular spectroscopy. Ionization and recombination.
  6. Radiation from relativistically moving sources. Synchrotron emission and absorption. Inverse Compton scattering.
  7. Basics of nuclear physics: strong, weak and electromagnetic interactions; nuclear binding energy.
  8. Stellar structure. Nuclear reactions in stars. Solar neutrino. Main sequence: pp and CNO cycles, mass-luminosity relation. Beyond the main sequence: helium burning and red giants.
  9. Final stages of stellar evolution. Properties of degenerate matter. Chandrasekhar limit. White dwarfs, neutron stars, black holes.
  10. Cosmic rays. Nuclear interaction of relativistic particles. CR diffusion in the galaxy.

Bibliography

Radiative processes in astrophysics (Rybicki & Lightman 1979)
Stellar structure and evolution (Prialnik 2000)
Black holes, White dwards and neutron stars (Shapiro & Teukolsky, 2004)
High energy astrophysics (Longair 2011)

קרינה וחומר ביקום

203-2-4701

נתוני קורס

נקודות זכות
3.00
שעות הרצאה
3.00
שעות תרגול
0.00
שעות מעבדה
0.00
לקובץ הקורסים

תקציר

1. תיאור שדה הקרינה, שטף, עוצמה, אכלוס פוטוני, קרינת גוף שחור, טמפרטורת קרינה.
2. אטימות וכושר פליטת קרינה. חוק קירכהוף. איזון מדויק, מקדמי איינשטין.
3. משוואת מעבר הקרינה. עומק אופטי. דיפוזית קרינה.
4. קרינת עצירה (ברמשטהלונג) ובליעה ע"י מטענים חופשיים. פיזור תומפסון.
5. קוים ספקטרליים ויסודות הספקטרוסקופיה האטומית והמולקולרית. יוניזציה ורקומבינציה.
6. קרינה מחלקיקים יחסותיים. קרינת סינכרוטרון ובליעתה. פיזור קומפטון הפוך.
7. יסודות הפיסיקה הגרעינית: אינטראקציות הכוח החזק, החלש, והאלקטרומגנטי. אנרגית קשר גרעינית.
8. מבנה כוכב. ריאקציות גרעיניות בכוכבים. ניטרינים מהשמש. כוכבים בסדרה הראשית: מסלולי ה-pp וה-CNO. הקשר בין מסה לנוהר. מע?בר לסדרה הראשית: בעירת הליום וענקים אדומים.
9. השלבים הסופיים בחיי כוכב. תכונות חומר מנוון. גבול צ'נדרסקאר. ננסים לבנים, כוכבי ניוטרונים וחורים שחורים.
10. קרניים קוסמיות. אינטראקציות גרעיניות של חלקיקים יחסותיים. דיפוזיה של קרניים קוסמיות בגלקסיה.

סילבוס

  1. Description of the radiation field: flux, intensity, photon occupation number. Blackbody radiation. Brightness temperature.
  2. Opacity and emissivity. Kirchhoff law, detailed balance, Einstein coefficients.
  3. Equation of radiation transfer. Optical depth. Radiation diffusion.
  4. Bremsstrahlung and free-free absorption. Thomson scattering.
  5. Line spectrum and basics of atomic and molecular spectroscopy. Ionization and recombination.
  6. Radiation from relativistically moving sources. Synchrotron emission and absorption. Inverse Compton scattering.
  7. Basics of nuclear physics: strong, weak and electromagnetic interactions; nuclear binding energy.
  8. Stellar structure. Nuclear reactions in stars. Solar neutrino. Main sequence: pp and CNO cycles, mass-luminosity relation. Beyond the main sequence: helium burning and red giants.
  9. Final stages of stellar evolution. Properties of degenerate matter. Chandrasekhar limit. White dwarfs, neutron stars, black holes.
  10. Cosmic rays. Nuclear interaction of relativistic particles. CR diffusion in the galaxy.

ביבליוגרפיה

Radiative processes in astrophysics (Rybicki & Lightman 1979)
Stellar structure and evolution (Prialnik 2000)
Black holes, White dwards and neutron stars (Shapiro & Teukolsky, 2004)
High energy astrophysics (Longair 2011)
Last changed on April 25, 2022 by Bar Lev, Yevgeny (ybarlev)