F7785 Numerical methods in astrophysics

Faculty of Science
spring 2018
Extent and Intensity
2/2. 3 credit(s) (fasci plus compl plus > 4). Type of Completion: zk (examination).
Teacher(s)
Mgr. Viktor Votruba, Ph.D. (lecturer)
Mgr. Zdeněk Janák (seminar tutor)
Mgr. Jiří Květoň, Ph.D. (seminar tutor)
Guaranteed by
prof. RNDr. Jana Musilová, CSc.
Department of Theoretical Physics and Astrophysics – Physics Section – Faculty of Science
Contact Person: Mgr. Viktor Votruba, Ph.D.
Supplier department: Department of Theoretical Physics and Astrophysics – Physics Section – Faculty of Science
Prerequisites (in Czech)
M1100 Mathematical Analysis I && M2100 Mathematical Analysis II && F2182 Linear and multilinear algebra
Úspěšné absolovování předmětu Matematická analýza I,II či ekvivalentních. Doporučujeme také absolovování předmětu Praktikum z astronomie 1 a Úvod do fyziky hvězd.
Course Enrolment Limitations
The course is offered to students of any study field.
Course objectives (in Czech)
Hlavním cílem předmětu je seznámení s numerickými metodami, běžně používanými v astrofyzikálních aplikacích a jejich osvojení na takové úrovni, aby je po absolovování předmětu mohli sami používat.
Syllabus (in Czech)
  • Základy práce s jazykem PYTHON, instalace prostředí a vědeckých knihoven NumPy, SciPy, AstroPy, AstroML a scikit-learn.
  • Numerické řešení obyčejných diferenciálních rovnic s počáteční podmínkou a okrajový podmínkami, metody a jejich aplikace na problém hvězdných pulsací.
  • Základy numerického řešení parciálních diferenciálních rovnic metodou sítí, základní schémata a aplikace na rovnici advekce-difůze.
  • Numerická astrohydrodynamika, Eulerovy rovnice a jejich numerické řešení. Tvorba vlastního kódu a řešení problému slunečního větru a větru horkých hvězd.
  • Metody optimalizace problému, heuristické metody a genetické algoritmy, princip fungování a knihovna PIKAIA. Aplikace na problém určení orbitálních elementu spektroskopické dvojhvězdy z křivky změřených radiálních rychlostí.
  • Data-mining, princip práce s velkými objemy dat, metody s učením a bez učení. Aplikace na klasifikaci světelných křivek typu Mira z přehlídky Northern Sky Survey.
  • Použití protokolů Virtuální observatoře pro automatický přístup k astronomických datovým archívům, selekce datových zdrojů a inteligentní dotazování archívů. Aplikace sestrojení HR diagramu.
  • Týmová práce a sdílení projektů s pomocí GIT repozitářů a práce s nimi. Aplikace - vlastní projekty dle výběru.
Literature
    recommended literature
  • BODENHEIMER, Peter. Numerical methods in astrophysics : an introduction. New York: Taylor & Francis, 2007, 329 s. ISBN 9780750308830. info
Teaching methods (in Czech)
2 hodiny klasických přednášek + 2 hodiny cvičení týdně
Assessment methods (in Czech)
Předpokladem pro zkoušku je zápočet za aktivní účast na cvičení, což obnáší účast na minimálně 80 % cvičení, plnění domácích úkolů a zhotovení vlastního projektu zadaného na cvičení. Studenti kombinovaného studia se mohou domluvit s vedoucím cvičení na jiném režimu, který nevyžaduje fyzickou účast na cvičení. Při vlastní ústní zkoušce bude posluchači zadán konkrétní problém, který bude muset umět vyřešit. K dispozici bude předinstalovaný počítač, resp. bude moci pracovat na vlastním počítači. Poznámky z přednášky i cvičení bude moci použít.
Language of instruction
Czech
Further comments (probably available only in Czech)
The course is taught once in two years.
The course is taught every week.
General note: L.
Information on course enrolment limitations: L
The course is also listed under the following terms Spring 2016, Spring 2021.
  • Enrolment Statistics (spring 2018, recent)
  • Permalink: https://is.muni.cz/course/sci/spring2018/F7785