Füüsikaline kosmoloogia

Inglisekeelne nimetus: Physical Cosmology

Õppeaste: bakalauruseõpe ja magistriõpe

Soovitatav eeldusaine: Üldine astronoomia

Vastutavad õppejõud: Mirt Gramann, Erik Tago

Instituut: Teoreetilise füüsika instituut

Kontrolli vorm: eksam

Ainemaht: 2 AP

Loenguid: 32 h

Iseseisvat tööd: 48 h

Annotatsioon

Universumi tekkimine ja arenemine. Vaatluslikud suurused ja meetodid kosmoloogias. Universumi paisumine. Kosmoloogilised parameetrid. Tume aine ja tume energia. Mikrolaineline reliktkiirgus. Kosmiline inflatsioon. Universumi suuremastaabiline struktuur. Galaktikate jaotus ja liikumine lokaalses Universumis. Galaktikate evolutsioon ja varajase Universumi objektid.

Loengute teemad, ajakava

1. Kaasaegse kosmoloogia kujunemine (2 h)

Kosmoloogia aine ja koht tänapäeva teaduses. Kosmoloogia lühike ajalugu.

Moodsa kosmoloogia põhiprobleemid.

2. Vaatlus kosmoloogias (2 h)

Kaasaegne astronoomiaobservatoorium. Vaatluslikud suurused kosmoloogias. Vaatlused erinevatel lainepikkustel. Maaväline astronoomia. Suurprojektid kosmoloogias.

3. Standartne Universumi mudel (8 h)

3.1 Universumi paisumine (2 h)

Avastamine. Punanihe. Hubble konstant. Kauguste skaala. Universumi vanus.

3.2 Kosmoloogilised mudelid (2 h)

Kosmoloogiline printsiip. Relativistlik kosmoloogia. Universumi paisumise dünaamika. Kosmoloogilised parameetrid. Tume energia.

3.3 Mikrolaineline foonkiirgus (2 h)

Foonkiirguse avastamine ja selle omadused. Kiirgusenergia tihedus paisuvas universumis. Rekombinatsioon.

3.4 Kosmiline nukleosüntees (2 h)

Aatomi tuumade tekkimine varajases universumis. Barüonaine tihedus. Reliktneutriinofoon.

4. Aine hulk Universumis (4 h)

Galaktikate massid. Tume aine galaktikate süsteemides. Universumi keskmine tihedus.Gravitatsiooniläätsed. Tumeda aine kandidaadid.

5. Väga varajane Universum (2 h)

Suure Paugu algus. Plancki aeg. Aine ja antiaine Universumis. Inflatsiooniteooria. Väikeste alghäirituste tekkimine.

6. Universumi suuremastaabiline struktuur (6 h)

6.1 Kosmograafia (2 h)

Galaktikate parved ja superparved. Galaktikasüsteemide

ruumjaotus. Galaktikate jaotuse kvantitatiivne kirjeldamine.

6.2 Universumi struktuuri tekkimine ja arenemine (4 h)

Tiheduse ja kiiruse häirituste arenemine paisuvas universumis.

Häirituste spekter. Mikrolainelise foonkiirguse anisotroopia.

7. Galaktikate evolutsioon ja varajase Universumi objektid (6 h)

7.1. Galaktikad ja nende omadused (4 h)

Elliptilised ja spiraalsed galaktikad. Noored galaktikad. Esimeste

tähtede ja galaktikate tekkimine. Universumi reionisatsioon.

Galaktikate evolutsioon.

7.2. Kvasarid ja galaktikatevaheline gaas (2 h)

Kvasarid. Massiivse musta augu mudel. Galaktikatevaheline aine.

8. Kaasaegse kosmoloogia probleeme (2 h)

Mõned fundamentaalsed probleemid. Universumi koostis. Suuremastaabiline struktuur. Väga varajane Universum.

Kirjandus

1. M. Roos, 1997, Introduction to Cosmology, John Wiley and

Sons (olemas ka 2003.a. versioon).

2. P. Coles and F. Lucchin, 2002, Cosmology, The Origin and

Evolution of Cosmic Structure, John Wiley and Sons

3. J. Peacock, 1999, Cosmological Physics, Cambridge Univ.

Press

4. M. Rowan-Robinson, 2003, Cosmology, Oxford University

Press

5. V.J. Martinez, E. Saar, 2002, Statistics of the Galaxy

Distribution, Chapman and Hall/CRC

6. P.J.E.Peebles, 1993, Principles of Physical Cosmology,

Princeton Univ. Press

7. Fizika kosmosa, Malenkaja entsiklopedija, Moskva, 1986.

8. A. R. Liddle, D. H. Lyth, 2000, Cosmological Inflation and

Large-Scale Structure, Cambridge University Press.

Eestikeelsed heal tasemal populaarsed ülevaated

1. Steven Weinberg, Esimesed kolm minutit, Valgus, 1988 (orig. 1977)

2. J.Zeldovits, Minu Universum, Valgus, 1990.

3. Universum, (toim. R. Veskimäe), Tallinn, 1997.

Jooksva kontrolli osakaal eksamihindes, eksamile

pääsemise tingimused

Eritingimused eksamile pääsemiseks puuduvad.

Võlgnevuste likvideerimise võimalused

Eksami kordussooritus (mille põhjuseks võib olla kas mittepositiivne hinne või eksamile mitteilmumine) on võimalik üks kord enne semestri lõppu.