20970 מבנה והתפתחות כוכבים

20970 מבנה והתפתחות כוכבים‏

4 נקודות זכות ברמה מתקדמת ללא אפשרות לכתיבת עבודה סמינריונית

שיוך: מדעים / מדעי הטבע / פיסיקה

תנאי קבלה: לפחות 70 נ״ז במדעים, ובכללן: מכניקה, פרקים בפיסיקה מודרנית, חשמל ומגנטיות, חשבון דיפרנציאלי ואינטגרלי א (‏או חשבון אינפיניטסימלי 1 + השלמות בחשבון אינטגרלי‎)‏, תרמודינמיקה לפיסיקאים (‏או: תרמודינמיקה‎)‏, גלים ואופטיקה, וכן פטור מקורסי שפה באנגלית ועמידה בדרישות ההדרכה הביבליוגרפית בספרייה.

ידע קודם דרוש: חשבון דיפרנציאלי ואינטגרלי ב או חשבון אינפיניטסימלי 2, מבוא למשוואות דיפרנציאליות רגילות או למשוואות דיפרנציאליות רגילות 1.

ידע קודם מומלץ: שיטות מתמטיות בפיסיקה או קבלה לתואר שני באסטרופיסיקה.

פיתוח: ד״ר אלונה וזאן, ד״ר פז בנימיני, פרופ׳ יהונתן גרנות

חומר הלימוד

הקורס מבוסס על הספר מבוא לתיאוריה של מבנה והתפתחות כוכבים מאת פרופ׳ דינה פריאלניק, שיצא בשנת 2010 בהוצאת קיימבריג׳ ומתאים ללימוד עצמי.

חומר הלימוד יקיף את הנושאים: משוואות כוכבים בסיסיות – מבנה והתפתחות, קרינה וגז בתוך כוכבים, תהליכים גרעיניים בכוכבים, שיווי משקל ויציבות כוכבים, מסלולי התפתחות כוכבים ושלבים בחייהם, שלבית סופיים בחיי כוכבים (‏סופרנובות, פולסרים, ננסים לבנים, חורים שחורים‎)‏, כוכבים בינאריים, היווצרות כוכבים ומעגל החיים של כוכבים.

פרקי הלימוד

• תצפיות, מהו כוכב, הנחות יסוד, דיאגרמת HR

• משוואות כוכבים , ש״מ תרמודינמי, התיאוריה הויריאלית, אנרגיה של כוכב, משוואות הרכב, זמנים אופייניים של תהליכי התפתחות

• פיזיקה אלמנטרית של גז וקרינה בכוכבים, משוואת מצב, לחץ קרינה, לחץ אלקטרונים ויונים, המעריך האדיאבטי, מעברי קרינה, עכירות

• תתהליכים גרעיניים, אנרגיית הקשר, קצבי תגובות גרעיניות, תהליכי שריפת מימן והליום, יצירת חומרים כבדים, היווצרות זוגות

• כוכבים בשיווי משקל - המודל הפוליטרופי, מסת צ׳נדראסקר, הארת אדינגטון, המודל הסטנדרטי, מודל אנרגיה גרעינית נקודתית

• יציבות כוכבים, מכניזמים של אי יציבות, יציבות דינמית, הסעה (‏קונבקציה‎)‏

• התפתחות כוכבים סכמטית: אפיון במישור טמפרטורה-צפיפות, מסלולי התפתחות, קריטריונים של מרכז הכוכב, תיאורית הרצף הראשי, שלבי התפתחות מאוחרים

• אטמוספירות של כוכבים, אובדן מסה מכוכבים, עדויות תצפיתיות, משוואות אובדן מסה, הערכות אובדן מסה, פתרונות אמפיריים

• התפתחות כוכבים מפורטת: איזור היאשי והתפתחות מוקדמת, הרצף הראשי, נוטרינו, שלב ענק אדום, שריפת מימן, פולסים תרמליים, רוחות, ננסים לבנים, כוכבים מסיביים, דיאגרמת HR

• סופרנובות, סוגי סופרנובות והתהליכים היוצרים אותן, תוצרים – כוכבי ניוטרונים, פולסרים, חורים שחורים

• כוכבים כפולים, מאפייני כוכבים כפולים, תהליכי העברת מסה בין כוכבים, דיסקות ספיחה, התפרצויות נובה

• התווך הבין כוכבי, היווצרות כוכבים, ננסים חומים וכוכבי לכת, פונקציית המסה ההתחלתית, מעגל החיים של כוכבים

----------------------------------------------------------

Stellar Structure and Evolution (‏20970‎)‏ Syllabus [Mandatory]

Credits: 4 credits

Prerequisites:  acceptance to MSc in astrophysics

Course Overview: 

The course will cover the following topics: basic stellar equations - structure and evolution, radiation and gas inside stars, nuclear processes in stars, stellar equilibrium and stability, stellar evolution trajectories and stages in their lives, final stages in the lives of stars (‏supernovae, pulsars, white dwarfs, black holes‎)‏, binary stars, star formation and the life cycle of stars.

The Topics covered in this course are:

* Observations, What is a star, Basic assumptions, HR diagram

* Stellar equations, thermodynamic constant, virial theorem, energy of a star, composition equations, characteristic times of evolution processes

* Elementary physics of gas and radiation in stars, equation of state, radiation pressure, electron and ion pressure, the adiabatic exponent, radiation transitions

* Nuclear processes, binding energy, nuclear reaction rates, hydrogen and helium burning processes, heavy material formation, pair formation

* Stars in equilibrium - the polytropic model, Chandrasekhar mass, Eddington luminosity, the standard model, point nuclear energy model

* Stellar stability, mechanisms of instability, dynamic stability, convection

* Schematic stellar evolution: characterization in the temperature-density plane, Evolutionary trajectories, criteria for the center of the star, main sequence theory, late stages of evolution

* Stellar atmospheres, mass loss from stars, observational evidence, mass loss equations, mass loss estimates, empirical solutions

* Detailed stellar evolution: Hayashi track and early evolution, the main sequence, neutrinos, red giant stage, hydrogen burning, thermal pulses, winds, white dwarfs, massive stars, HR diagram

* Supernovae, types of supernovae and the processes that create them, products – neutron stars, pulsars, black holes

* Binary stars, properties of binary stars, interstellar mass transfer processes, accretion disks, nova explosions

* The interstellar medium, star formation, brown dwarfs and planets, initial mass function, stellar life cycle

Required Text: 

An Introduction to the Theory of Stellar Structure and Evolution / Dina Prialnik, 2^nd edition 2013