ASTROPHYSICS LABORATORY I
Anno accademico 2018/2019 - 1° anno - Curriculum ASTROPHYSICSCrediti: 6
SSD: FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 92 di studio individuale, 28 di lezione frontale, 30 di laboratorio
Semestre: 1°
Obiettivi formativi
Scopo del corso Laboratorio di Astrofisica I é dare allo studente una panoramica della più moderna strumentazione in ambiente astrofisico.
Fornire i mezzi necessari per un utilizzo di un telescopio e della relativa strumentazione per la spettroscopia e la fotometria.
Ogni studente dovrà autonomamente essere in grado di acquisire i dati e ridurli in ambiente Linux.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Oltre alle lezioni frontali, il corso prevede esperienze in ottica presso il “Laboratorio di Ottica” della Sezione Astrofisica, osservazioni con i telescopi ottici dell'Osservatorio Astrofisico di Catania (Serra La Nave) ed osservazioni con il radio telescopio dell'Istituto di Radioastronomia (Noto). Ogni studente, in ambiente Linux, svolgerà autonomamente esercitazioni numeriche (IDL) e la riduzione dei dati sia fotometrici che spettroscopici (IRAF).
Prerequisiti richiesti
Laurea Triennale in Fisica.
Frequenza lezioni
Necessaria per poter utilizzare la strumentazione.
Contenuti del corso
Introduzione:
Il sistema operativo linux, Interactive Data Language, Latex.
La radiazione elettromagnetica. I parametri di Stokes.
L'atmosfera terrestre. Spettro di assorbimento ed emissione.
Spettri Stellari: tipi spettrali e classi di luminosita`.
Trasformate di Fourier. Convoluzioni.
Strumentazione:
Telescopi: ottica, aberrazioni, configurazioni, montature.
Telescopi per il visibile, X, ultravioletto, infrarosso e radio.
Telescopi Cherenkov e per neutrini.
Rivelatori:
Segnali, segnali analogici, campionamento e digitalizzazione, teorema di Nyquist.
Caratteristiche generali: corrente di oscurita`, rumore di lettura e rumore di fondo.
Rivelatori nel visibile: cenni storici: lastra fotografica e fotomoltiplicatori. Bolometri. CCD.
Rivelatori nel radio e micronde: ricevitori
Rivelatori per raggi X e gamma.
Rivelatori per raggi cosmici e neutrini.
Metodi Osservativi:
Imaging:
Strumenti ottici per l'acquisizione di immagini.
La magnitudine monocromatica. Sistemi fotometrici.
Luminosita` di fondo: cielo (luna), sistema solare, galassia.
Imaging. Acquisizione immagini al telescopio. Riduzione dati con IRAF.
Spettroscopia:
Spettrografi. Teoria. Configurazioni e loro proprietà.
Acquisizione spettri al telescopio. Riduzione dei dati con IRAF.
Progettazione di uno spettrografo da banco e sua realizzazione in laboratorio ottico.
Polarimetria:
Metodi per la misura del grado di polarizzazione sia lineare che circolare in astrofisica.
Acquisizione dati al telescopio e loro riduzione con IRAF.
Radioastronomia:
Acquisizione dati da singola antenna e loro riduzione.
Testi di riferimento
Gray D.F., The observation and analysis of stellar spectra – Cambridge Astrophysics Series
Kitchin C.R., Astrophysical Techniques - Publisher Institute of Physics Publishing
Mihalas D., - Stellar Atmospheres. -San Francisco: W. H. Freeman & Company
Landi Degl'Innocenti, Landolfi - Polarization in Spectral Lines - Kluwer Academic Publishers
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | La radiazione elettromagnetica / The electromagnetic radiation | Mihalas - Gray - Landi degl'Innocenti |
| 2 | Effetti dell'Atmosfera Terrestre sulle osservazioni / Importance of the Earth atmosphere on observations | Kitchin - Gray |
| 3 | Telescopi / Telescopes | Kitchin - Gray |
| 4 | Rivelatori / Receivers | Kitchin - Gray |
| 5 | Principi della Fotometria e Spettroscopia / Principles of Photometry and Spectroscopy | Kitchin - Gray |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Tesina e prova orale.
La tesina consisterà nella presentazione dei dati osservativi acquisiti e ridotti.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Proprietà ottiche dei telescopi e loro aberrazioni. Limiti e vantaggi della fotometria CCD. Potere risolutivo e caratteristiche costruttive di uno spettrograoi.