公告欄(Announcement)

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[2/24/2021] Reminder
(1) For students who asked questions during or after class, please don’t forget to tell the TA to receive the class participation points.
(2) Please sign up for the oral presentation ASAP using the following link: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1_aYyMj1wf_uGheZ7zp_hvthmy4mdmPwIxFDdZOMG-nc/edit#gid=0

課程大綱 -- 黑洞天文物理導論(Introduction to Black Hole Astrophysics)

黑洞在天文物理的許多熱門研究領域中都是重要的課題，包括新興的重力波觀測、以及星系的形成與演化等等，因此開設本課程，希望能讓對天文物理有興趣的物理系學生有機會學習各種與黑洞相關的基礎知識。課程內容會涵蓋太陽質量黑洞和超大質量黑洞的性質與相關現象，並同時著重理論和觀測，從廣義相對論所預測的黑洞性質出發，隨後介紹近幾十年來的重要觀測證據與發現。

由於本領域發展快速且常受新聞媒體矚目，在學期的後三分之二，每堂課將安排簡短的學生口頭報告時間，學生將有機會選擇一則與黑洞相關的新聞、深入了解所選擇的課題、系統化地整理知識、並訓練表達能力。另外，接近期末時學生必須撰寫一份研究計畫書，針對自己有興趣的主題，統整課程中學習的知識和其他資料，提出一個創新並可行的研究方向，在最後一堂課將讓學生們實際體驗研究計畫書的評估過程。本課程上課方式除了傳統式的教學之外，也會加入問題討論與分組活動等互動式教學。希望這個課程的設計不論對於未來想要從事學術研究或是進入其他工作職場的學生，都能有助於軟實力的提升。

課程的內容是參考下列書籍所設計：

  1. Introduction to Black Hole Astrophysics, Gustavo E. Romero & Gabriela S. Vila, Springer (2014)
  2. Introduction to Black Hole Physics, Valeri P. Frolov & Andrei Zelnikov, Oxford (2011)
  3. Gravity's Fatal Attraction: Black Holes in the Universe, Mitchell Begelman, Cambridge (2009)
  4. Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy, Kip S. Thorne, W. W. Norton & Company (1995)

  5. 前兩本書均可由出版社網站免費下載，並且為減輕學生負擔，以上資料將會𢑥整之後以投影片的方式授課，投影片的電子檔將提供學生下載使用，並搭配網路上即可找到的文章或多媒體作為輔助閱讀教材或作業。

授課教師：

清華大學天文研究所 楊湘怡 助理教授
綜二館 R504, hyang@phys.nthu.edu.tw
Office hour: 每週五11am-noon

課程助教：

清華大學物理所碩士生 謝陸程
綜二館 R529-8, ienjoy1218@gmail.com
Office hour: 每週一1-2pm

課程評分方式如下：

  • 作業(30%)：共7份作業，大約每兩週一次，作業必須在公布後一週後的上課開始(週二13:20)前繳交，可於課堂紙本繳交或由iLMS系統線上繳交，遲交一週內可得一半的分數，遲交超過一週則不記分。
  • 口頭報告(30%)：Week 7–Week 15 每次上課將安排3位同學上台做10-15分鐘的口頭報告，報告內容為近兩年內與黑洞相關的天文研究新聞報導，主題任選，報告形式及評分方式之後公佈。請至下列網址填寫欲報告的日期： 口頭報告時程表連結
  • 課堂參與(10%)：上課時或課後有發問的同學，可跟老師或助教登記次數；參與課堂上不定期的分組討論活動也列入成績。
  • 期末研究計畫書(30%)：三人一組撰寫一份3~5頁的研究計畫書，針對組員有興趣的題目進行資料收集、研讀與討論，並提出可能的研究方向和方法，報告格式之後會公佈，報告應於6/11（五）5pm 前繳交，6/15課堂上會讓同學實際操作計畫書審核的方式，各組互評的評量分數與意見亦會列入成績考量。自行分組後，請至iLMS系統->黑洞天文物理導論->小組專區 填寫組員的姓名。

課程大綱如下：

  1. Week 1 (2/23): A brief history of black holes (BHs)
    課程講義Lesson 1 作業Homework 1
  2. Week 2 (3/2): Einstein’s theory of special relativity – HW1 (due on 3/9)
    課程講義Lesson 2
  3. Week 3 (3/9): Einstein’s theory of general relativity
    4. 課程講義Lesson 3 作業Homework 2
  4. Week 4 (3/16): Schwarzschild BHs and Kerr BHs – HW2(due on 3/23)
    5. 課程講義Lesson 4
  5. Week 5 (3/23): Observational discovery of BHs
    6. 課程講義Lesson 5
  6. Week 6 (3/30): The birth of stellar mass BHs – HW3(due on 4/7)
    7. 課程講義Lesson 6 作業Homework 3
  7. Week 7 (4/13): BH accretion disks
    8. 課程講義Lesson 7
  8. Week 8 (4/20): Measuring BH masses and spins – HW4(due on 4/27)
    9. 課程講義Lesson 8 作業Homework 4
  9. Week 9 (4/27): Supermassive BHs (SMBHs) and Active Galactic Nuclei (AGN)
    10. 課程講義Lesson 9
  10. Week 10 (5/4): The SMBH at our Galactic center – HW5(due on 5/11) – Make sure everyone has found a group for the final proposal
    11. 課程講義Lesson 10 作業Homework 5
  11. Week 11 (5/11): AGN Jets
    12. 課程講義Lesson 11
  12. Week 12 (5/18): AGN feedback on galaxies – HW6(due on 5/25)
    13. 課程講義Lesson 12 作業Homework 6
  13. Week 13 (5/25): SMBHs origin and growth
    14. 課程講義Lesson 13
  14. Week 14 (6/1): Recent triumphs of GR – the first image of BH – HW7(due on 6/08)
    15. 課程講義Lesson 14 作業Homework 7
  15. Week 15 (6/8): Recent triumphs of GR – gravitational waves – Proposal due 6/11 (Fri) at 5pm
    16. 課程講義Lesson 15
  16. Week 16 (6/15): Other interesting topics (primordial BHs, Hawking radiation, information paradox) --Proposal evaluation
    17. 課程講義Lesson 16

備註：建議先修課程：普通天文學一、二

課程關鍵字：

  • Black holes, astrophysics, active galactic nuclei, relativistic jets, gravitational waves, 黑洞，天文物理，活躍星系核，噴射流，重力波