AST5220 – Kosmologi II

Emnet tar for seg historien til universet vårt fra Big Bang, gjennom formasjonen av den kosmiske bakgrunnstrålingen, til universet som det er i dag med alle de storskalastrukturene vi observerer.

For å kunne forstå hele denne utviklingen trenger vi å bruke en kombinasjon av mye forskjellig fysikk: perturbasjonsteori, Einsteins generelle relativitetsteori, statistisk fysikk, termodynamikk, samt noe kvantefeltteori. Du vil først lære teorien, så implementere likningene vi utleder i en numerisk kode for å få teoretiske prediksjoner, og til slutt sammenlikne disse med ekte observasjoner.

Etter å ha fullført emnet kan du:

• forklare prinsippene og likningene i Einsteins generelle relativitetsteori, samt løse disse i noen spesielle tilfeller.
• forklare termodynamikk og statistisk mekanikk i et ekspanderende univers.
• beskrive, kvantitativt og kvalitativt, viktige epoker i det tidlige univers, deriblant inflasjon, rekombinasjon og dannelsen av kosmisk bakgrunnsstråling.
• utlede likningene som beskriver strukturdannelse i universet fra Einsteinlikningene og løse dem numerisk.
• forklare de grunnleggende statistiske variablene som beskriver universets storskalastruktur, og fra disse kunne finne universets grunnleggende lover og egenskaper.
• utvikle en individuell Einstein-Boltzmann kode som regner ut de teoretiske prediksjonene for disse grunnleggende statistiske variablene som kan sammenliknes med ekte observasjoner av den kosmiske bakgrunnsstrålingen og storskalastrukturene i universet. (PhD studenter vil også regne ut prediksjoner for polarisasjonen av bakgrunnsstrålingen.)
• presentere resultatene av numeriske analyser sammen med en oppsummering av teorien i en skriftlig rapport skrevet som om det var en vitenskapelig artikkel.

Både masterstudenter og ph.d.- kandidater kan ta dette emnet. Emnet er ikke åpent for enkeltemnestudenter.

Studenter må hvert semester søke og få plass på undervisningen og melde seg til eksamen i Studentweb. Studenter tatt opp til andre masterprogrammer kan, etter søknad, få adgang til emnet hvis dette er klarert med eget program.

Ph.d.-kandidater ved UiO søker plass på undervisningen og melder seg til eksamen i Studentweb. Hvis emnet har begrenset kapasitet, vil ph.d.-kandidater som har emnet i sin utdanningsplan ved UiO bli prioritert.

Emnet har maks 30 plasser, hvorav 15 til masterstudenter og 15 til ph.d.-kandidater. Erfaringsmessig er det plass til alle som søker opptak til emnet innen fristen.

Emnene AST3220 – Kosmologi I/AST4220 – Kosmologi I (nedlagt) og FYS4160 – Generell relativitetsteori kan være nyttig.

I begynnelsen av semesteret vil det gjennomgås det studenten må kunne fra AST3220 – Kosmologi I og FYS4160 – Generell relativitetsteori. Det å kunne manipulere og gjøre utregninger med tensorer er spesielt nyttig. Studenten kan lett følge dette emnet uten å ha tatt AST3220 – Kosmologi I og FYS4160 – Generell relativitetsteori hvis studenten har en god teoretisk bakgrunn.

Studenten trenger ikke være en ekspert, men grunnleggende kunnskap om programmering er forventet, ellers vil studenten få en tung utfordring med den numeriske prosjektoppgaven. Det er et fritt valg av programmeringsspråk i emnet, men det tilbys maler i C++ og Fortran for å gjøre det enklere å komme i gang med oppgaven.

Emnet har avsluttende skriftlig eksamen som teller 50% ved sensurering, og en skriftlig numerisk prosjektoppgave som gis i form av hjemmeeksamen som teller 50% ved sensurering.

Endelig karakter fastsettes etter en helhetsvurdering av de to delene.

Som eksamensforsøk i dette emnet teller også forsøk i følgende tilsvarende emne: AST9420 – Kosmologi II (videreført)

Studenter som dokumenterer gyldig fravær fra ordinær eksamen, kan ta utsatt eksamen i starten av neste semester.

Det tilbys ikke ny eksamen til studenter som har trukket seg under ordinær eksamen, eller som ikke har bestått.