Astrofysik, 7,5 hp

Innehåll

Kursen kan ses som en tillämpning av flera av fysikens olika områden på astrofysikaliska och kosmologiska situationer och är indelad i en astrofysikdel och en kosmologidel. Astrofysikdelen inleds med en kort översikt av observationella data för stjärnor och något om stjärnbildning och Jeansmassa. Därefter studeras egenskaper hos materia och strålning under olika förhållanden och Saha-ekvationen för jämvikter tas fram. Sedan behandlas energitransport i stjärnor genom strålning och konvektion. Efter detta studeras energialstring genom termonukleära processer såsom t.ex. proton-protonkedjan, kol-kvävecykeln och trippelalfaprocessen. Efter detta utnyttjas de tidigare behandlade momenten för att ställa upp modeller som beskriver stjärnor i jämvikt. I samband med detta studerar studenten jämviktsekvationerna för vita dvärgar och löser dessa numeriskt. Astrofysikdelen avslutas sedan med en behandling av stjärnors slutstadier där vita dvärgar, neutronstjärnor och supernovor studeras. Kosmologidelen inleds med en översikt över observationsdata. Därefter behandlas expanderande modeller för universum och det kosmologiska rödskiftet härleds. Dynamiken hos dessa modeller studeras med och utan kosmologisk konstant. Sedan behandlas universums termiska historia med nukleosyntesen och den kosmologiska bakgrundsstrålningen. I samband med detta tas resultat om bakgrundsstrålningens anisotropier upp. Kursen omfattar en teorimodul om 7 hp samt en datorlaborationsmodul om 0,5 hp.

Förväntade studieresultat

För att uppfylla målen för kunskap och förståelse ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• systematiskt beskriva stjärnbildning, jämvikter i stjärnor, olika sätt för energitransport, termonukleära processer i stjärnor och stjärnors slutstadier
• ingående förklara centrala begrepp och fenomen inom kosmologin, såsom rödskift, nukleosyntes och bakgrundsstrålning.

För att uppfylla målen för färdighet och förmåga ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• självständigt tillämpa Saha-ekvationen på olika jämvikter, både i stjärnor och i kosmologiska situationer
• detaljerat och ingående bestämma en stjärnas energiproduktion vid en viss temperatur och sammansättning
• visa kreativ förmåga att ställa upp jämviktsekvationerna för en stjärna och självständigt implementera dessa i en numerisk kod
• kritiskt härleda centrala resultat inom astrofysiken, som t.ex. uttrycket för Jeansmassan, Saha-ekvationen, olika värmetransportekvationer och uttryck för energiproduktionen vid termonukleär fusion, samt ingående förklara resonemangen i dessa härledningar
• visa kreativ förmåga att ställa upp och lösa fältekvationerna för isotropa och homogena kosmologiska modeller, samt självständigt tolka resultaten
• kritiskt härleda centrala resultat, som t.ex. rödskiftsrelationer och självständigt kunna tillämpa dessa
• göra kvalificerade uppskattningar av t.ex. rödskift, temperatur och tid för olika fasövergångar i universums utveckling och av halterna av olika grundämnen.

För att uppfylla målen för värdering och förhållningssätt ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• självständigt och med ett kritiskt förhållningssätt tillgodogöra sig vetenskaplig litteratur inom området
• vetenskapligt värdera vilka faktorer som är dominerande och vilka som kan försummas vid studiet av olika komplexa situationer inom området.

Behörighetskrav

Univ: Tidigare högskolestudier om minst 90 högskolepoäng inklusive Statistisk fysik 1, 4,5 hp, eller motsvarande. Engelska och svenska för grundläggande behörighet för högskolestudier. Krav på svenska gäller endast om utbildningen ges på svenska.

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar och räkneövningar samt genom handledning vid laborationer. Laborationerna är obligatoriska. Utöver schemalagda aktiviteter förutsätts även individuellt arbete med kursmaterialet.

Examination

Examinationen på kursens teorimodul sker individuellt i form av en skriftlig salstentamen vid kursens slut. På skriftlig salstentamen sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (G) eller Väl godkänd (VG). Examinationen på kursens datorlaborationsmodul sker individuellt genom skriftliga rapporter och muntliga redovisningar. På skriftliga rapporter och på muntliga redovisningar sätts något av betygen Underkänd (U) eller Godkänd (G).
 
På hela kursen sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (G) eller Väl godkänd (VG). För att bli godkänd på hela kursen krävs att alla moduler är godkända. Under förutsättning att alla moduler är godkända blir betyget på hela kursen detsamma som på teorimodulen. Den som godkänts i ett prov får ej undergå förnyat prov för högre betyg.

Avsteg från kursplanens examinationsform kan göras för en student som har beslut om pedagogiskt stöd på grund av funktionsvariation. Individuell anpassning av examinationsformen ska övervägas utifrån studentens behov. Examinationsformen anpassas inom ramen för kursplanens förväntade studieresultat. Efter begäran av studenten ska kursansvarig lärare, i samråd med examinator, skyndsamt besluta om anpassad examinationsform. Beslutet ska sedan meddelas studenten.

En student som utan godkänt resultat har genomgått två prov för en kurs eller en del av en kurs, har rätt att få en annan examinator utsedd, om inte särskilda skäl talar emot det (HF 6 kap. 22 §). Begäran om ny examinator ställs till prefekten för Institutionen för fysik. För mer information, se Regler för betyg och examination på grund- och avancerad nivå, dnr: FS 1.1.2-553-14.

Student har rätt att få prövat om tidigare utbildning eller motsvarande kunskaper och färdigheter förvärvade i yrkesverksamhet kan tillgodoräknas för motsvarande utbildning vid Umeå universitet. Ansökan om tillgodoräknande skickas in till Studentcentrum/Examina. Mer information om tillgodoräknande finns på Umeå universitets studentwebb, www.student.umu.se, och i högskoleförordningen (6 kap). Ett avslag på ansökan om tillgodoräknande kan överklagas (Högskoleförordningen 12 kap) till Överklagandenämnden för högskolan. Detta gäller såväl om hela som delar av ansökan om tillgodoräknande avslås.

Övriga föreskrifter

Kursen ersätter den tidigare kursen Astrofysik C 7,5 hp (5FY002) och kan inte tas med i examen tillsammans med denna. I det fall att kursplan upphör att gälla eller genomgår större förändringar, garanteras studenter minst tre provtillfällen (inklusive ordinarie provtillfälle) enligt föreskrifterna i den kursplan som studenten ursprungligen varit kursregistrerad på under en tid av maximalt två år från det att tidigare kursplan upphört att gälla eller kursen slutat erbjudas.