理論宇宙物理学特論（Theoretical Astrophysics）[2405]

＜授業のねらい及び具体的な到達目標＞

宇宙における様々な現象を理解するための基礎的な理論を講義し、宇宙における天体現象を概観する。特に、万有引力・流体力学・電磁放射に関する基礎理論と、宇宙現象における応用を講義する。

Fundamental physics such as gravity, hydrodynamics, and/or radiation are reviewed and then their application to actual astrophysical processes are discussed. By the end of this course, students are expected to understand how astrophysical processes are understood using physics (and mathematics).

＜授業計画及び準備学習＞

受講にあたっては、微分・積分・偏微分・線形代数といった、大学の学部で学ぶ基本的な数学的知識を使いこなせることを前提とする。初回授業にあたっては、これらの数学的知識を復習しておくこと。その後の予習項目については授業内で指示する。

　１．基礎理論：　ニュートン力学と万有引力の法則
　２．天体現象：　惑星系の運動
　３．基礎理論：　圧縮性流体力学の基礎（１）
　　　　- オイラー描像・ラグランジュ描像・連続の方程式
　４．基礎理論：圧縮性流体力学の基礎（２）
　　　　- ナビエ・ストークス方程式
　５．基礎理論：圧縮性流体力学の基礎（３）
　　　　- 音波
　６．天体現象：ジーンズ不安定性と星の形成過程
　７．基礎理論：電磁気学の基本法則
　　　　- マックスウェル方程式と電磁波
　８．基礎理論：輻射輸送（１）
　　　　- 光と物質の相互作用・輻射に関する諸量の定義
　９．基礎理論：輻射輸送（２）
　　　　- 黒体輻射・色と温度の関係
　１０．基礎理論：輻射輸送（３）：
　　　　- 輻射を考慮した流体力学
　１１．天体現象：星の構造
　１２．天体現象への応用：星の進化
　１３．天体現象への応用：差動回転円盤における力学過程
　１４．学習内容の振り返りと課題のとりまとめ

Before taking this course, students are expected to have understood mathematics at undergraduate lavels - analysis and linear algebra. Those who are not familiar to such mathematics should take a look at lecture notes in undergraduate courses. The course schedules are as follows:

1. Fundamental Physics: Newtonian dynamics and the law of gravity
2. Astrophysical Application: planet bodies
3. Fundamental Physics: Compressible fluid dynamics (1)
- Eulerian and Lagragian change, Equation of continuity
4. Fundamental Physics: Compressible fluid dynamics (2)
- Navier-Stokes equation
5. Fundamental Physics: Compressible fluid dynamics (3)
- linear pertubation analysis and sound wave
6. Astrophysical Application: Jeans instability and star formation processes
7. Fundamental physics: electromagnetics;
- Maxwell equation and radiation
8. Fundamental Physics: radiative teanssfer (1)
- The interaction of materials and radiation, fundamental variables of radiative transfer
9. Fundamental Physics: radiative transfer (2)
- Blackbody radiation, color and temperature
10. Fundamental Physics: radiative transfer (3)
- radiation hydrodynamics
11. Astrophysical Application: stellar structure
12. Astrophysical Application: stellar evolution
13. Astrophysical Application: Dynamics in differentially rotating disks
14. Review of the course

＜成績評価方法及び水準＞

宇宙物理学に関するレポート課題を課し、評価を行う。

Students are required to submit a report on astrophysics at the end of the term. Credits/Grades are given based on the quality of the report.

＜教科書＞

特に指定しない

＜参考書＞

Martin Harwit, "Astrophysical Concepts", Springer
シリーズ「現代の天文学　天体物理学の基礎（１）」　日本評論社
シリーズ「現代の天文学　天体物理学の基礎（２）」　日本評論社
高原文郎「宇宙物理学―星・銀河・宇宙論―」　朝倉書店

＜オフィスアワー＞

The following hours are reserved as Office Hour at Hachioji Campus, Building No. 1, Room 1S-322. However, students are welcome to come to the office at any time.

Thursday, 13:40-15:25

contact address: ft13389@ns.kogakuin.ac.jp