Introduction to Astrophysics

МООК
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  • 7 Sequences
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Course details

Syllabus

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Week 1:
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** Video 1.1: (23:00 min)
- Parallaxes and Parsec
- General Introduction
- Mass and Distance scales

** Video 1.2: (14:42 min)
- Kepler's Laws

** Vidéo 1.3: (11:58 min)
- Virial Theorem
- Potential Energy of a Sphere

** Vidéo 1.4: (4:38 min)
- Numerical Illustrations of Virial Theorem

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Week 2:
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** Video 2.1: (23:55 min)
- Radiation processes in Astrophysics
- Line and Continuum Radiation
- Examples of Spectra
- Radiated Energy and Units
- Radiation Pressure
- Bremsstrahlung and Synchrotron Radiations

** Video 2.2: (20:15)
- Black Body Radiation
- Total Luminosity (sigma T^4)
- Wien's Law
- Atomic Emission Lines
- The Case of Hydrogen

** Video 2.3: (21:00)
- How to Measure Radiation
- Flux, Luminosity, Filters
- Illustration: How do we Make True Color Images?
- Magnitudes
- Color of Celestial Bodies
- Distance Modulus

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Week 3:
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** Video 3.1: (23:44)
- Doppler Effect
- Doppled Measurement
- Stellar Rotation
- Exoplanets and Stellar Radial Velocities
- Hubble Law

** Video 3.2: (32:22)
- Interstellar Medium
- Nebular Emission, Stromgroen Sphere
- Absorption, diffusion (Mie et Rayleigh)
- Optical Depth
- Redening

** Video 3.3: (18:12)
- Tidal Forces
- Influence on Moon-Earth Distance
- Distance to the Moon Using Laser Measurements

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Week 4:
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** Video 4.1: (12:14)
- Roche Limit
- Example of Saturn's Rings
- Example of a Comet Disrupted by Jupiter's Tidal Forces

** Vidéo 4.2 (13:43)
- Cometary Tails and Radiation Pressure

** Video 4.3: (15:08)
- Energy Balance
- Global Warming

** Video 4.4:
- Planetary Atmospheres
- Hydrostatic Equilibrium
- Atmospheric height-scale

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Week 5:
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** Video 5.1:
- Stellar Formation
- Free-fall Time
- Jeans' Mass and radius
- Kelvin-Helmholtz Time
- Stellar Energy Balance

** Video 5.2:
- HR Diagram
- Spectral Classification
- Effect of Redening
- Radius-Luminosiy Relation

** Video 5.3:
- Stellar Evolution in the HR Diagram
- Stellar Deaths
- Supernovae, Planetary Nebulae, White Dwarfs, Neutron Stars
- Age of Stellar Clusters

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Week 6:
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** Video 6.1:
- Galaxies: General Description
- Morphological Classification

** Video 6.2:
- Numerical Illustrations

** Video 6.3
- The Milky-Way
- Oort Constants and Galactic Motion

** Video 6.4:
- Rotation Curves of Spiral Galaxies
- Elliptical galaxies and the Virial Theorem
- Galaxy Clusters
- Dark Matter

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Week 7:
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** Video 7.1:
- Big Bang: Basic Presentation
- Hubble Expansion
- Cosmological Redshift
- Cosmic Background Radiation

** Video 7.2:
- Distance Ladder
- Hubble Diagram
- Cepheides as Distance Indicators
- Supernovae as Distance Indicators

** Video 7.3:
- Gravitational Lenses
- Deflection Angle
- Properties of Gravitational Lenses
- Light (apparent) Magnification
- Einstein Radius
- Caustics and Critical Lines

** Complementary video on time delays in gravitationally lensed quasars an cosmologocal applications.

Prerequisite

Physics and Maths (1st year of bachelor):

  • Trigonometry
  • Derivatives and Taylor expansions
  • Integral calculus
  • 1st order differential equations

Instructors

Frédéric COURBIN
Professor
École polytechnique fédérale de Lausanne

Vivien Bonvin
Doctoral Assistant
École polytechnique fédérale de Lausanne

Thibault Kuntzer
PhD student in Cosmology
École polytechnique fédérale de Lausanne

Pierre North
Senior Scientist
École polytechnique fédérale de Lausanne

Yves Revaz
Scientist
École polytechnique fédérale de Lausanne

Editor

L'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) est une université de recherche située à Lausanne, en Suisse, spécialisée dans les sciences physiques et l'ingénierie.

L'École polytechnique fédérale de Lausanne est l'une des deux écoles polytechniques fédérales suisses. Elle a été fondée par le gouvernement fédéral suisse avec la mission suivante :

former des ingénieurs et des scientifiques au plus haut niveau international
être un centre national d'excellence en science et en technologie
Fournir un centre d'interaction entre la communauté scientifique et l'industrie.
L'EPFL est considérée comme l'une des universités les plus prestigieuses au monde dans le domaine de l'ingénierie et des sciences. Elle est classée 17e au classement général et 10e dans le domaine de l'ingénierie dans le QS World University Rankings 2015 ; 34e au classement général et 12e dans le domaine de l'ingénierie dans le Times Higher Education World University Rankings 2015.

Platform

EdX est une plateforme d'apprentissage en ligne (dite FLOT ou MOOC). Elle héberge et met gratuitement à disposition des cours en ligne de niveau universitaire à travers le monde entier. Elle mène également des recherches sur l'apprentissage en ligne et la façon dont les utilisateurs utilisent celle-ci. Elle est à but non lucratif et la plateforme utilise un logiciel open source.

EdX a été fondée par le Massachusetts Institute of Technology et par l'université Harvard en mai 2012. En 2014, environ 50 écoles, associations et organisations internationales offrent ou projettent d'offrir des cours sur EdX. En juillet 2014, elle avait plus de 2,5 millions d'utilisateurs suivant plus de 200 cours en ligne.

Les deux universités américaines qui financent la plateforme ont investi 60 millions USD dans son développement. La plateforme France Université Numérique utilise la technologie openedX, supportée par Google.

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