Füüsikaline kosmoloogia

Inglisekeelne nimetus: Physical Cosmology

Õppeaste: bakalauruseõpe ja magistriõpe

Soovitatav eeldusaine: Üldine astronoomia

Vastutavad õppejõud: Mirt Gramann, Erik Tago

Instituut: Teoreetilise füüsika osakond, väljateooria labor

Kontrolli vorm: eksam

Ainemaht: 2 AP

Loenguid: 32 h

Iseseisvat tööd: 48 h

Annotatsioon

Universumi tekkimine ja arenemine. 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

1. Sissejuhatus (2 h).

1.1 Kaasaegse kosmoloogia kujunemine

Kosmoloogia aine ja koht tänapäeva teaduses. Kosmoloogia kujunemine. Vaatluslikud põhisuurused.

2. Standardne Universumi mudel (8 h)

2.1 Universumi paisumine (2 h)

Avastamine. Punanihe. Hubble'i seadus. Kosmoloogiline printsiip. Aegruumi kõverus. Robertson-Walkeri meetrika. Kaugused kosmoloogias. Hubble'i diagramm..

2.2 Kosmoloogilised mudelid (2 h)

Friedmanni võrrandid. Kosmoloogilised parameetrid. Universumi vanus. Tume energia.

2.3 Mikrolaineline foonkiirgus (2 h)

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

2.4 Kosmiline nukleosüntees (2 h)

Aatomi tuumade tekkimine varajases universumis. Barüonaine tihedus. Reliktneutriinofoon.

3. Aine hulk Universumis (4 h)

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

4. Väga varane Universum (2 h)

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

5. Universumi suuremastaabiline struktuur (8 h)

5.1 Kosmograafia (2 h)

Galaktikate parved ja superparved. Galaktikasüsteemide

ruumjaotus. Galaktikate jaotuse kvantitatiivne kirjeldamine.

5.2 Universumi struktuuri tekkimine ja arenemine (6 h)

Tiheduse ja kiiruse häirituste arenemine paisuvas universumis.

Häirituste spekter. Mikrolainelise foonkiirguse anisotroopia.

6. Galaktikate evolutsioon ja varase Universumi objektid (6 h)

6.1. Galaktikad ja nende omadused (4 h)

Elliptilised ja spiraalsed galaktikad. Noored galaktikad. Esimeste

tähtede ja galaktikate tekkimine. Universumi reionisatsioon.

Galaktikate evolutsioon.

6.2. Kvasarid ja galaktikatevaheline gaas (2 h)

Kvasarid. Massiivse musta augu mudel. Galaktikatevaheline aine.

7. Kaasaegse kosmoloogia probleeme (2 h)

Mõned fundamentaalsed probleemid. Universumi koostis. Suuremastaabiline struktuur. Väga varane 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. A. R. Liddle, D. H. Lyth, 2000, Cosmological Inflation and

Large-Scale Structure, Cambridge University Press.

8. S. Weinberg, 2008, Cosmology.