RADIOASTRONOMY

Il corso si propone di fornire agli studenti una panoramica della Radioastronomia, degli strumenti usati, delle radiosorgenti e delle prospettive future nell'ambito dell'astrofisica.

Lezioni frontali durante le quali, oltre all'illustrazione delle principali ricerche nell'ambito della radioastronomia ed all'illustrazione dei più importanti processi di emissione e propagazione, vengono effettuati anche semplici calcoli utili a derivare importanti parametri delle radiosorgenti, nell'ottica di avvicinare lo studente al mondo della ricerca.

Elettromagnetismo, Astrofisica di base.

La frequenza altamente consigliata; l'interazione con gli studenti è di fondamentale importanza per la formazione degli allievi.

1. Introduzione alla Radioastronomia - Cenni storici – La finestra radio – Il ruolo della Radioastronomia – Prospettive future di sviluppo
2. La Radiazione EM – Intensità, Brillanza, Densità di flusso, Legge di Planck, Approssimazioni nel radio, Temperatura di brillanza, Trasporto radiativo, Propagazione di onde EM nel vuoto – Onde EM in un plasma – Frequenza di plasma – Ionosfera terrestre – Velocità di fase e di gruppo – Misura di dispersione – Polarizzazione delle onde EM – Rotazione di Faraday, Spettro della radiazione – Processi termici e non termici – Radiazione di dipolo-
3. Radiazione di Bremsstrahlung (free-free) – emissione e assorbimento, Spettri di radiosorgenti, esempi: NGC7027
4. Radiazione di Sincrotrone – emissione e assorbimento, spettri, eergia delle radiogalassie (esempio Cyg-A, Cas-A), scattering Thomson, Effetto Compton Inverso – Effetto Sunyaev Zeldovich (SZ)
5. Il Radiotelescopio – Apertura singola – Diagramma d’antenna – Direttività e potere risolutivo angolare – Antenne paraboliche – Configurazioni dei radiotelescopi – Radiotelescopi nel mondo – L’illuminatore (feed) – Formula di Nyquist e temperatura di rumore – Area efficace – Temperatura d’antenna – Sorgenti estese e puntiformi – Guadagno d’antenna – Ricevitore supereterodina – Temperatura di sistema – Il contributo atmosferico – Sensibilità
6. Interferometria – Teoria di base e teorema di Van Cittert Zernike – Funzione di visibilità e relazione con la brillanza del cielo – Interferometri lineari – Risoluzione angolare – Sintesi d’apertura – Il processo di mappatura – Interferometri nel mondo: connessi (WSRT, ATCA, VLA) e non connessi (VLBI, VLBA, VLBI spaziale) - Interferometri millimetrici e sub-millimetrici: ALMA
7. Esempi di radiosorgenti: Supernovae e resti di Supernovae (SNR) – Shock waves – Accelerazione di Fermi (al primo ordine), Microquasars, moti superluminali, Doppler boosting, Star Forming Regions (HII) –Sfera di Strömgren

I primi due testi sono quelli su cui si basa il corso. Gli altri tre sono molto utili per approfondimenti.

1. Rybicki and Lightman, Radiative Processes in Astrophysics, John Wiley & Sons, Inc (1979)
2. Rohlfs, Tools of Radio Astronomy, A&A library, Springer-Verlag
3. Burke and Graham-Smith: An Introduction to Radio Astronomy, Cambridge University Press, (1977, 2002)
4. Longair: High Energy Astrophysics, Vol. 1, Cambridge University Press
5. Verschuur and Kellermann eds, Galactic and Extragalactic Radio Astronomy, A&A library, Springer-Verlag

Esame orale

Spettri di radiosorgenti e parametri deducibili. Potere risolutivo angolare di radiotelescopi o interferometri. Processi di emissione.