Astrofyzika

V této diplomové práci věnujeme studiu čelních rázových vln v okolí hvězd raných spektrálních typů. O čelních rázových vlnách se zatím ví velmi málo, jelikož byly detekovány teprve před pár lety a zahrnují exotickou fyziku v exotických podmínkách. Tato práce se zabývá několika zatím nevyřešenými problémy z oblasti astrofyziky čelních rázových vln, zejména z oblasti jejich morfologie a vyzařování v rentgenové a daleké infračervené oblasti. Zabýváme se odchylkami pozorovaných tvarů čelných rázových vln od jejich teoretických tvarů, potenciálním využití detektoru PACS pro studium těchto objektů a nacházíme kandidáta pro čelní rázovou vlnu okolo hvězdy 2MASS J17222408-3708484. Zabýváme se též nepřítomností rentgenové emise z čelných rázových vln okolo hvězd v našem vzorku a navrhujeme jednoduchou metodu, jak určit prostorovou pekuliární rychlost hvězdy, která formuje čelní rázovou vlnu a Strömgrenovu sféru.

Předložená diplomová práce se zabývá hledáním modulace světelných křivek, známé jako Blažkův jev, u hvězd typu RR Lyrae pulzujících v základním módu pulzací, které se nacházejí v Galaktické výduti a byly pozorovány přehlídkou OGLE-IV. Ve frekvenčním spektru se Blažkův jev nejvýrazněji projevuje ve formě ekvidistantních píků v blízkosti hlavní pulzační frekvence a jejích násobků. Proto je tato práce založena na hledání těchto příznaků. Pro zrychlení analýzy byly automaticky odstraněny složky hlavní pulzační frekvence a výsledná rezidua byla následně analyzována pomocí programu Period04.

Metodou transmisní spektroskopie můžeme studovat chemické složení atmosfér tranzitujících exoplanet. To nám dovoluje studovat fyzikálně-chemické procesy v exoplanetárních atmosférách a umožnuje lépe porozumět formaci a evoluci planet. V této práci jsme zkoumali archivní spektroskopická data planet WASP-76b, WASP-127b, WASP-166b a KELT-11b z přístroje High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS). Porovnaním dat pořízených před a po tranzitu s daty pořízenými během tranzitu jsme získali spektrum planety bez přítomnosti stelárního spektra. Zkoumali jsme přítomnost sodíku (sodíkový dublet), vodíku (H$\alpha$, H$\beta$) a lithia (670.8 nm). Vliv hvězdné aktivity jsme monitorovali za použití Mg I a Ca I čar. Hlavním výsledkem práce je detekce sodíku v atmosféře planety WASP-76b na úrovni 7–9$\sigma$. V atmosféře WASP-127b jsme detekovali sodík na úrovni 4–8$\sigma$, čímž jsme nezávisle potvrdili přítomnost sodíku dříve zjištěnou metodou nízkodisperzní spektroskopie. Atmosféry planet KELT-11b a WASP-166b nevykazují přítomnost sodíku ani jiného zkoumaného prvku, což může být způsobeno hustými mraky ve vysokých vrstvách atmosféry. Na závěr jsme popsali dva připravované projekty pro další výzkum exoatmosfér.

Kandidáti na kupy galaxií jsou obvykle klasifikování ručne, což je pomalým a neefektivním procesem s nemodelovatelnými biasmi. S ohledem k nadchádzejícím velkým přehlídkám oblohy, jako eROSITA nebo ATHENA pro rentgenový obor, LSST pro optický nebo EUCLID a JWST pro infračervený, již nadále nebude možné klasifikovat kandidáty na kupy galaxií ručne. Vytvořili jsme konvoluční neuronové sítě, supermoderní klasifikátory obrázkovýchh dat, pro automatickou klasifikaci galaktických kup v kombinovaných rentgenových a optických pozorováních. Naše metoda dosáhla přesnost 94 % na testovací množine spektroskopicky potvrzených kupách galaxií. Naše práce bude extrémne dúležitá pro klasifikaci rozsáhlých astronomických datových polí nadchádzejících prohlídek oblohy. Kupy galaxií, nejhustší místa v pozorovatelném vesmíru, tvořené primárně temnou hmotou, jsou vyjímečnými astrofyzikálními laboratořemi. Navíc nám znalost o rozložení kup galaxií v pozorovatelném vesmíru umožní lépe určit kosmologické parametry.

Tato práce zkoumá rádiové laloky a rentgenové dutiny v atmosférách masivních galaxií a jejich závislost na zpětné vazbě aktivních galaktických jader poháněné akreujícími supermasivními černými děrami. Potvrdili jsme závislost mezi Bondiho akrečními výkony a mechanickými výkony relativistických výtrysků, kterou dříve pozoroval Allen a kol. (2006). Silná korelace je však pozorována pouze u galaxií s tepelně nestabilní atmosférou obsahující známky chladného plynu. Ukazuje se však, že vztah je důsledkem korelace mezi mechanickými výkony výtrysků a hmotnostmi centrálních supermasivních černých děr. Mimo to byl pozorován značný a nevysvětlený rozpor mezi jednotlivými metodami pro odhad výkonů relativistických výtrysků. Ve druhé části této práce představujeme nástroj CAvity DEtection Tool (CADET), jež využívá metod strojového učení a který byl vyvinut pro vyhledávání a odhadování velikostí rentgenových dutin na zašuměných původních snímcích z rentgenové observatoře Chandra. Budoucí vylepšení a zdokonalení této sítě, která již vedla k objevu 5 dříve neznámých dutin prezentovaných v této práci, může vést k dalekosáhlému pokroku v našem chápání radio-mechanické zpětné vazby aktivních galaktických jader.