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恒星は宇宙の基本的な構成要素であり、宇宙の様々な天体・天体現象を理解するためには、恒星の性質を理解することが必要となる。本講義では、これまで学んだ力学、電磁気学、熱・統計力学、量子力学、原子核物理学、相対論など様々な物理の知識を総合的に用いて、恒星の性質や恒星の進化の基礎を学ぶ。
Stars are fundamental ingredients in the Universe. Thus, to understand various objects and phenomena in the Universe, one must know the basic properties of stars. In this lecture, students lean the basic of stellar properties and stellar evolution by applying dynamics, electromagnetism, thermodynamics, statistical mechanics, quantum mechanics, nuclear physics, relativity, and so on.
恒星物理学に関して、特に超新星爆発や中性子星合体など宇宙における爆発現象に注目して、
理論と観測の両面から解説する。
理論面では、星の進化を概観した後、超新星爆発・中性子星合体といった爆発現象の物理と、
そこから期待される輻射について解説する。
観測面では、恒星の基本的な観測量と恒星の性質の関係、
突発天体の観測データから引き出す方法、時間領域天文学の手法などについて論じる。
This lecture broadly covers theoretical and observational aspects of
stellar astrophysics, with special emphasis on explosive transients
in the Universe, such as supernovae and neutron star mergers.
Theoretical part includes overview of stellar evolution,
physics of supernovae and neutron star mergers,
and observable signals from such events.
Observational part includes standard observables of stars
and relations to the stellar properties,
how to extract physics from observational data of transients,
and methods of time-domain astronomy.
恒星物理学に関して、特に超新星爆発や中性子星合体など宇宙における爆発現象に注目して、
理論と観測の両面から解説する。
理論面では、星の進化を概観した後、超新星爆発・中性子星合体といった爆発現象の物理と、
そこから期待される輻射について解説する。
観測面では、恒星の基本的な観測量と恒星の性質の関係、
突発天体の観測データから引き出す方法、時間領域天文学の手法などについて論じる。
This lecture broadly covers theoretical and observational aspects of
stellar astrophysics, with special emphasis on explosive transients
in the Universe, such as supernovae and neutron star mergers.
Theoretical part includes overview of stellar evolution,
physics of supernovae and neutron star mergers,
and observable signals from such events.
Observational part includes standard observables of stars
and relations to the stellar properties,
how to extract physics from observational data of transients,
and methods of time-domain astronomy.
天体物理学が取り扱う対象は惑星・恒星から、銀河、さらには宇宙全体と幅広い階層にわたっている。これらの天体・天体現象の物理を理解するためには、力学、電磁気学、熱・統計力学、量子力学、原子核物理学、相対論など様々な物理の知識を総合的に駆使する必要がある。本講義では、宇宙の様々な天体・天体現象を題材にして、これらの物理を応用することで、天体物理学の基礎を学ぶ。
Astrophysics covers various objects and phenomena in the Universe, from planets, stars, galaxy, and the whole Universe. To understand physics of these objects, we must combine the knowledge from dynamics, electromagnetism, thermodynamics, statistical mechanics, quantum mechanics, nuclear physics, relativity, and so on. In this lecture, students learn about the foundation of astrophysics by applying various physics to the actual objects in the Universe.
主に可視光、赤外線、サブミリ波、電波の波長域でみた銀河と銀河団の形成と進化を、理論と観測の両面から講述する。まず銀河宇宙の構造や銀河、銀河団の基本的性質を概説し、次に遠方銀河の観測データを解釈するための道具となる銀河スペクトル進化モデルについて、恒星進化の基本を踏まえながら説明する。そして実際の銀河の観測量をモデルと比較することによって、銀河の物理情報の何をどのように引き出せるのかを解説する。その上で、すばるやアルマを初めとする現在の最前線の望遠鏡が、遠方宇宙を見通し俯瞰することによって描き出す、銀河宇宙の成り立ちと進化の実態を概説する。
This lecture will describe optical, infrared, Submm, and radio views of formation and evolution of galaxies and clusters of galaxies. It will deliver fundamental properties of galaxies and clusters in general, and basic modelling of chemical and spectral evolution of galaxies, and tell how the physical properties can be derived from the observed data of distant galaxies. Based on those, many recent results including those from Subaru and ALMA will be presented and described to learn how galaxies and clusters are actually formed and evolved over the cosmic times and across various environments.
宇宙空間は目に見える星以外にも多様な状態にある原子ガス、分子ガス、プラズマやダスト（広義には宇宙線・磁場・輻射も含む）などに満たされており、これらを総称して星間物質と呼ぶ。宇宙の進化を理解するには、星間物質から天体が形成され、天体から星間物質へと還っていく物質の循環を理解しなければならない。この授業では多様な星間物質の性質や構造、そして銀河や星形成と星間物質の関係を、そこで働く物理過程に基づいて理解することを目的とする。
The interstellar field is not empty, but filled with atomic, molecular gases, plasma and dusts (also cosmic rays, magnetic fields and radiation in a broad sense) and these are known as the interstellar medium (ISM) as a whole. In order to understand the evolution of the Universe, it is of crucial importance to understand circulation of materials between the ISM and astronomical objects. In this course, students will learn the nature and structure of the ISM and its link to galaxies and star formation processes based on physical processes.
膨張する宇宙における銀河の形成と進化過程の理論的基礎を学ぶ。
恒星系としての銀河動力学の基礎、膨張宇宙のダイナミクスの基礎を
学ぶとともに、銀河形成の基礎物理と恒星進化を基盤とする化学進化、
さらに銀河宇宙の暗黒物質とその正体に関する最近の研究について
理解する。
In this lecture, we study the theoretical basics for the expanding
Universe and for the formation and evolution of galaxies.
Several basic principles on the related subjects will be
lectured, including the basis of galaxy dynamics as stellar system,
observational cosmology, basic physics of galaxy formation and
chemical evolution based on stellar evolution. We will also learn
physics and nature of dark matter in the Universe.
私たちの住む宇宙の全体像を把握する。宇宙にはどのような天体が存在し、宇宙も含め様々な天体がどのように誕生し、進化していくのか、また、そのような天体がどのように観測されるのかを紹介する。天体の誕生や進化においてどのような物理過程が働いているかを紹介する。ここで話題とする天体は、恒星や惑星、系外惑星、中性子星やブラックホール、そして、銀河やその入れ物としての宇宙などである。なるべく最近の観測や理論的展開を紹介しながら講義を進めていく。
The object of this course is to give an introductory knowledge of modern astronomy. In the Universe there are a rich variety of astronomical objects, which include, for example, planets, stars, compact objects, galaxies, and the universe itself. I will talk about how such different astronomical objects are born and evolve in the Universe, mentioning various physical mechanisms important for the processes. I will also touch theoretical and observational topics recently highlighted in astrophysics.
まず前半は、銀河の形成・進化を理解する上で必須となる、基礎的な知識（階層的な銀河形成論、現象論的な進化モデル、観測から得られる諸物理量など）をレビューする。その上で、後半は、遠方銀河・銀河団に関する理論モデルや主に可視光から電波の波長帯の観測の進展によって、現在その形成と進化についてどのように理解が進んでいるか、また残された謎は何か、その解決のための将来の展望、などについて述べる。
In the first first, I will review the basic concepts and models/tools (hierarchical galaxy formation model, phenomenological models, derivation of physical quantities from observed data, etc) which are required to understand the formation and evolution of galaxies and clusters of galaxies. In the latter half, I will present the advancement in theoretical models and recent optical-NIR-submm-radio observations with modern facilities, and discuss current understandings, remaining issues, and future prospects on the formation and evolution of galaxies and clusters of galaxies.
原子核を構成する陽子・中性子は、クォークという素粒子から作られた複合粒子であることが分かっている。クォークは単体として陽子・中性子（ハドロン）から取り出すことは出来ないが、ビックバンにより宇宙が開闢した直後には、宇宙はクォークが自由に飛びまわるクォークのガス状態だったと考えられる。宇宙の膨張により温度が下がると、クォークは陽子・中性子の中に閉じ込められ、軽い原子核を作り、電子をまとい原子を形成した。さらに重力によって原子が集まり星が形成されると、星の中でより重い原子核（すなわち重い元素）が合成された。最終的には超新星爆発や中性子星合体によってさらに重い原子核が合成され宇宙にばらまかれ、我々の世界の物質を構成する様々な元素が作られていったと考えられている。これら全ての過程を統一的に理解することは、物質科学の出発点ともいうべき壮大なテーマであり、それこそが、現代の原子核物理学＝ハドロンや原子核など強い相互作用に支配されたクォーク多体系の物理学、の使命である。
本講義では、こうした物質進化の歴史に沿って、クォークからスタートして原子核物理学を概観する。また、どういう実験事実からそれが分かってきたのか、最先端の研究の状況はどうか（例えば、中性子星内部の未知物質を加速器実験で解明しようとする実験など）、といった点にも触れながら講義を行う。
It is known that the protons and neutrons that compose atomic nuclei are composite particles made of elementary particles called quarks. Although quarks cannot be extracted from protons and neutrons (hadrons) as single particles, it is believed that immediately after the creation of the universe by the Big Bang, the universe was in a quark gas state with quarks flying around freely. As the temperature dropped due to the expansion of the universe, quarks were confined in protons and neutrons, which formed light nuclei and then created atoms by clothing electrons. After that, gravity brought the atoms together to form stars, and heavier nuclei (i.e., heavier elements) were synthesized within the stars. Finally, supernova explosions and neutron star mergers produced even heavier nuclei and dispersed them throughout the universe to create the variety of elements that make up the matter in our present world. Understanding all these processes in a unified manner is a grand theme as the starting point of material science, and this is the mission of modern nuclear physics, i.e., the physics of quark many-body systems such as hadrons and nuclei governed by strong interaction.
In this lecture, I will give an overview of nuclear physics starting from quarks along the history of matter evolution. The lecture will also touch on what kind of experimental facts have led to this understanding, and the state of the art of research (e.g., accelerator experiments to elucidate unknown matter in neutron stars).