Wstęp do astrofizyki I

Podobne dokumenty
Wstęp do astrofizyki I

Metody badania kosmosu

Wstęp do astrofizyki I

Wstęp do astrofizyki I

Wstęp do astrofizyki I

Wstęp do astrofizyki I

Wstęp do astrofizyki I

Wstęp do astrofizyki I

Wstęp do astrofizyki I

Wstęp do astrofizyki I

OPIS MODUŁ KSZTAŁCENIA (SYLABUS)

OPIS MODUŁ KSZTAŁCENIA (SYLABUS)

Analiza spektralna widma gwiezdnego

Wstęp do astrofizyki I

Astronomiczny elementarz

Budowa Galaktyki. Materia rozproszona Rozkład przestrzenny materii Krzywa rotacji i ramiona spiralne

Cząstki elementarne z głębin kosmosu

LVII Olimpiada Astronomiczna 2013/2014 Zadania zawodów III stopnia

CERRO TOLOLO INTER-AMERICAN OBSERVATORY

Wstęp do astrofizyki I

ELEMENTY GEOFIZYKI. Atmosfera W. D. ebski

Oszacowywanie możliwości wykrywania śmieci kosmicznych za pomocą teleskopów Pi of the Sky

Projekt π of the Sky. Katarzyna Małek. Centrum Fizyki Teoretycznej PAN

Dyfrakcja to zdolność fali do uginania się na krawędziach przeszkód. Dyfrakcja światła stanowi dowód na to, że światło ma charakter falowy.

Dyfrakcja. Dyfrakcja to uginanie światła (albo innych fal) przez drobne obiekty (rozmiar porównywalny z długością fali) do obszaru cienia

Sygnał vs. szum. Bilans łącza satelitarnego. Bilans energetyczny łącza radiowego. Paweł Kułakowski. Zapewnienie wystarczającej wartości SNR :

Promieniowanie 21 cm rys i narracja: Struktura nadsubtelna atomu wodoru Procesy wzbudzenia Widmo sygnału z całego nieba Tomografia 21 cm Las 21 cm

LXII Olimpiada Astronomiczna 2018/2019 Zadania z zawodów III stopnia. ρ + Λ c2. H 2 = 8 π G 3. = 8 π G ρ 0. 2,, Ω m = 0,308.

CD-ROM pt.: Ziemia we Wszechœwiecie spis treœci

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Radioodbiornik i odbiornik telewizyjny RADIOODBIORNIK

LXI Olimpiada Astronomiczna 2017/2018 Zadania z zawodów III stopnia

Wszechświat na wyciągnięcie ręki

Rozważania rozpoczniemy od fal elektromagnetycznych w próżni. Dla próżni równania Maxwella w tzw. postaci różniczkowej są następujące:

Rozproszona korelacja w radioastronomii

Wirtualny Hogwart im. Syriusza Croucha

ASTRONOMIA Klasa Ia Rok szkolny 2012/2013

Wstęp do astrofizyki I

Aktywne Słońce. Tomasz Mrozek. Instytut Astronomiczny. Uniwersytet Wrocławski

Fizyka jądrowa z Kosmosu wyniki z kosmicznego teleskopu γ

Pole elektromagnetyczne. POLE ELEKTROMAGNETYCZNE - pewna przestrzeń, w której obrębie cząstki oddziałują na siebie elektrycznie i magnetycznie.

Wydajność konwersji energii słonecznej:

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Zdolność rozdzielcza

1. Obserwacje nieba 2. Gwiazdozbiór na północnej strefie niebieskiej 3. Gwiazdozbiór na południowej strefie niebieskiej 4. Ruch gwiazd 5.

Metody Optyczne w Technice. Wykład 5 Interferometria laserowa

Techniczne podstawy promienników

Opis założonych osiągnięć ucznia Fizyka zakres podstawowy:

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Mateusz Winkowski, Jan Szczepanek

Szczegółowe wymagania edukacyjne z fizyki do nowej podstawy programowej.

Spełnienie wymagań poziomu oznacza, że uczeń ponadto:

Optyka. Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat. Optyka geometryczna. Uniwersytet Rzeszowski, 13 grudnia 2017

ZAŁĄCZNIK IV. Obliczanie rotacji / translacji obrazów.

ANALIZA OBSERWACYJNA GORĄCEJ PLAMY RADIOŹRÓDŁA PICTOR A W SZEROKIM ZAKRESIE WIDMA

Odległość mierzy się zerami

Wymagania edukacyjne z fizyki dla klas pierwszych

Słońce i jego miejsce we Wszechświecie. Urszula Bąk-Stęślicka, Marek Stęślicki Instytut Astronomiczny Uniwersytetu Wrocławskiego

Wstęp do astrofizyki I

Układ Słoneczny. Pokaz

Przewaga klasycznego spektrometru Ramana czyli siatkowego, dyspersyjnego nad przystawką ramanowską FT-Raman

LIX Olimpiada Astronomiczna 2015/2016 Zawody III stopnia zadania teoretyczne

Wstęp do astrofizyki I

Fizyka i Chemia Ziemi

KONKURS ASTRONOMICZNY

Termowizja. Termografia. Termografia

PDF stworzony przez wersję demonstracyjną pdffactory

ROZKŁAD MATERIAŁU Z FIZYKI - ZAKRES PODSTAWOWY

14 POLE GRAWITACYJNE. Włodzimierz Wolczyński. Wzór Newtona. G- stała grawitacji 6, Natężenie pola grawitacyjnego.

Od centrum Słońca do zmian klimatycznych na Ziemi

SPIS TREŚCI ««*» ( # * *»»

Całkowity strumień pola elektrycznego przez powierzchnię zamkniętą zależy wyłącznie od ładunku elektrycznego zawartego wewnątrz tej powierzchni.

Wszechświat w mojej kieszeni. Wszechświat mgławic. Grażyna Stasińska. Nr. 1. Obserwatorium paryskie ES 001

Aktywność magnetosfery i zaburzenia w wietrze słonecznym.

Pozorne orbity planet Z notatek prof. Antoniego Opolskiego. Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny UWr Zakład Fizyki Słońca CBK PAN

Optyka. Optyka falowa (fizyczna) Optyka geometryczna Optyka nieliniowa Koherencja światła

Optyka stanowi dział fizyki, który zajmuje się światłem (także promieniowaniem niewidzialnym dla ludzkiego oka).

Wirtualny Hogwart im. Syriusza Croucha

Optyka. Optyka geometryczna Optyka falowa (fizyczna) Interferencja i dyfrakcja Koherencja światła Optyka nieliniowa

Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

Lekcja 81. Temat: Widma fal.

Wstęp do Geofizyki. Hanna Pawłowska Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski

Słonecznego i Astrofizyki

Fale elektromagnetyczne to zaburzenia pola elektrycznego i magnetycznego.

Wenus na tle Słońca. Sylwester Kołomański Tomasz Mrozek. Instytut Astronomiczny Uniwersytetu Wrocławskiego

ALMA. Atacama Large (sub)millimeter Array

ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI

Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii

Propagacja fal radiowych

Październikowe tajemnice skrywane w blasku Słońca

Wstęp do astrofizyki I

Czym obserwować niebo?

Fizyka kwantowa. promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne. efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy. kwantyzacja światła

Astronomia galaktyczna

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych

Wstęp do astrofizyki I

I.4 Promieniowanie rentgenowskie. Efekt Comptona. Otrzymywanie promieniowania X Pochłanianie X przez materię Efekt Comptona

FIZYKA KLASA I LO LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCEGO wymagania edukacyjne

Dlaczego niebo jest niebieskie?

ETAP II. Astronomia to nauka. pochodzeniem i ewolucją. planet i gwiazd. na wydarzenia na Ziemi.

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Transkrypt:

Wstęp do astrofizyki I Wykład 9 Tomasz Kwiatkowski Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu Wydział Fizyki Instytut Obserwatorium Astronomiczne Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 1/42 Plan wykładu Zakres radiowy Sposób detekcji fal radiowych Przykładowe radioteleskopy Spektralna gęstość strumienia Rozdzielczość radioteleskopu Obserwacje z przestrzeni kosmicznej Lokalizacja teleskopu Obserwacje w IR Obserwacje w UV Obserwacje w X Obserwacje w γ Niebo w różnych zakresach długości fal Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 2/42

Odkrycie promieniowania radiowego nieba 1931 Karl Jansky bada fale radiowe w czasie wyładowań atmosferycznych Odkrywa silne radioźródło pozaziemskiego pochodzenia, które co ok. 24 godz. przechodzi przez pole widzenia anteny Początkowo myśli, że to Słońce Maksima powtarzają się jednak nie co 24 godz, a co 23 godz 56 min Stwierdza, że to emisja z płaszczyzny Drogi Mlecznej Najsilniejsze radioźródło w gwiazdozbiorze Strzelca (centrum Galaktyki) Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 3/42 Detekcja fal radiowych Fale radiowe (FR) indukują prąd zmienny w przewodniku, który można mierzyć Najprostszym odbiornikiem FR jest antena dipolowa, zbudowana z dwóch metalowych prętów W radioastronomii FR sa bardzo słabe, dlatego detektor często umieszczany jest w ognisku anteny parabolicznej, skupiającej na nim nadchodzącą FR By zminimalizować szumy termiczne, detektor chłodzony jest ciekłym helem do temp. bliskiej 0 K pojedynczy dipol odpowiada jednemu pikselowi w kamerze CCD pozwala mierzyć strumień tylko jednego obiektu na raz Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 4/42

Budowa radioteleskopu Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 5/42 Radioteleskop w Arecibo (Puerto Rico), D = 300 m Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 6/42

Radioteleskop w Effelsbergu (Niemcy), D = 100 m Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 7/42 Radioteleskop w Piwnicach k. Torunia, D = 32 m Testy z nowym detektorem, który zamiast pojedynczego dipola zawiera macierz 10 10 detektorów, które na fali λ = 1 cm (20 GHz) pozwalają jednocześnie obserwować wycinek nieba wielkości tarczy Księżyca Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 8/42

Spektralna gęstość strumienia S(ν) S(ν) ilość energii na jednostkę czasu na jednostkę częstotliwości fali, padająca na jednostkę powierzchni radioteleskopu Moc sygnału P, zarejestrowana przez radioteleskop o powierzchni A i wydajności detektora na częstotliwości ν równej f ν : P = S(ν) f (ν) dνda A ν Jeśli zakres częstotliwości obserwacji ν jest stosunkowo mały, a f (ν) = 1, wówczas P = S A ν Jednostką spektralnej gęstości strumienia jest Jansky (Jy): 1 Jy = 10 26 W m 2 Hz 1 Współczesne radioteleskopy mierzą S ν na poziomie mjy Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 9/42 Przykład: radiogalaktyka Cygnus A Na fali ν = 400 MHz, S ν = 4500 Jy Zakładając, że w zakresie 5 MHz radioteleskop o średnicy D = 25 m jest w 100% wydajny (f ν = 1), całkowita moc Podebrana dla tego obiektu wynosi: P = S(ν)π D 2 2 ν = 1.1 10 9 W Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 10/42

Rozdzielczość radioteleskopów FR znacznie dłuższe, niż optyczne Do osiągnięcia rozdzielczości 1 na fali λ = 21 cm potrzebny jest radioteleskop o średnicy czaszy: D = 1.22 λ ρ = 53 km W radioastronomii do osiągnięcia dużych rozdzielczości stosuje się technikę interferometryczną Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 11/42 Radiointerferometria Zamiast dwóch szczelin z doświadczenia Younga stosujemy dwie anteny Odebrane przez nie fale są zgodne w fazie jeśli L = nλ sin θ = L/d Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 12/42

Metoda syntezy apertury Rozdzielczość obrazu uzyskanego z 3 małych anten odpowiada rozdzielczości którą uzyskałoby się z jednej, dużej anteny Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 13/42 Interferometria wielkobazowa (VLBI) Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 14/42

Obserwacje z orbity ziemskiej Zalety: brak atmosfery, obserwacje 24h/dobę Zakłócenia: Wiatr słoneczny (oddziaływuje z magnetosferą ziemską tworząc pasy radiacyjne) Pył zodiakalny (w płaszczyźnie ekliptyki, rozprasza światło Słońca, sam świeci w podczerwieni) Prom. kosmiczne (zakłóca pracę instrumentów pokładowych) Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 15/42 Wybór orbity Niskie orbity równikowe (h = 300 500 km, np. teleskop Hubble a), łatwa komunikacja, łatwe naprawy, skrócony czas życia (tarcie atmosferyczne), Ziemia zasłania połowę nieba, częste zmiany dnia i nocy (raz na ok. godzinę) Wysokie orbity kołowe (h = 6000 100000 km), długie okresy obserwacji, Ziemia nie przesłania nieba, zmniejszone zakłócenia ze strony Ziemi (fale radiowe, podczerwień), wysokie koszty transportu, brak możliwości napraw Kompromis: orbity o dużej ekscentryczności, transfer danych w czasie zbliżeń, wiekszość czasu w dużej odl. od Ziemi, mniejsze koszty transportu Punkty Lagrange a (L 1 i L 2 ), satelita SOHO Księżyc Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 16/42

Zalety obserwacji w podczerwieni (IR) Lewa: mgławica Ko nski łeb w Orionie w zakresie widzialnym, silne tłumienie przez pył mi edzygwiazdowy Srodek: bliska podczerwie n, pył prawie przezroczysty, wida c formujace si e, młode gwiazdy Prawa: s rodkowa i daleka podczerwie n, widoczne s wiecenie zimnego pyłu Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wst ep do astrofizyki I, Wykład 9 17/42 Co wida c w róz nych zakresach podczerwieni (IR) Zakres λ[µm] T[K] Bliska IR 0.7 5 740 5200 Srodkowy IR 5 40 93 740 Daleki IR 40 350 11 93 Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Co wida c Chłodne czerwone gwiazdy Czerwone olbrzymy Pył jest przezroczysty Planety, komety, planetoidy Pył rozgrzany przez gwiazdy Dyski protoplanetarne Swiecenie zimnego pyłu Centralne rejony galaktyk B. zimne chmury molekularne Wst ep do astrofizyki I, Wykład 9 18/42

Obserwacje w podczerwieni (IR) Klasyczny teleskop, detektorem CCD ze specjalną matrycą Konieczne chłodzenie teleskopu i detektora (w temp. 300 K CDC maks. energii wypromieniowuje na fali λ = 10 µm IRAS (Infrared Astronomy Satellite) dokonał przeglądu całego nieba w podczerwieni (rok 1983) Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 19/42 Następca IRAS a WISE (2010) Lustro d = 0.4 m, orbita biegunowa Obserwacja całego nieba Near, Mid IR Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 20/42

Spitzer (2003-2009) Nietypowa orbita (heliocentryczna, podąża za Ziemią) Lustro D = 0.8 m, kamera obrazująca i spektrograf, pełen zakres IR (3 180 µm) Detektor 65000 pikseli (IRAS miał tylko 62 piksele) Obserwacja wybranych obiektów, a nie przegląd nieba Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 21/42 Orion w zakresie widzialnym Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 22/42

Orion w środkowej podczerwieni (IRAS) Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 23/42 Galaktyka Sombrero w zakresie widzialnym Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 24/42

Galaktyka Sombrero w podczerwieni (Spitzer) Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 25/42 Droga Mleczna w zakresie widzialnym Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 26/42

Droga Mleczna w Near IR (2MASS) Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wst ep do astrofizyki I, Wykład 9 27/42 Droga Mleczna w Mid/Far IR (IRAS) Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wst ep do astrofizyki I, Wykład 9 28/42

Obserwacje w ultrafiolecie (UV) Teleskop klasyczny, detektor: CCD, 10 < λ < 320nm Typowe gwiazdy słabo widoczne w UV (zbyt zimne), obserwacje wczesnych i późnych etapów ewolucji gwiazd IUE (International Ultraviolet Explorer) teleskop 0.45m, spektrograf echelle, orbita geostacjonarna Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 29/42 Obserwacje w prom. Roentgena (X), 1 Prom. X mają długośc porównywalną z odstępami między atomami w typowych materiałach Nie chcą ulegać odbiciu Rozwiązanie: teleskop Woltera Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 30/42

Obserwacje w prom. Roentgena (X), 1 Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 31/42 Obserwacje w prom. Roentgena (X), 1 Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 32/42

Obserwacje w prom. Roentgena (X), 1 Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 33/42 Obserwacje w prom. Roentgena (X), 1 Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 34/42

Obserwacje w prom. Roentgena (X) Detekcja: kamera CCD ROSAT: Roentgen Satellite XMM-Newton Integral (udział Polski) Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 35/42 Obserwacje w prom. gamma Brak teleskopu, detekcja fotonow gamma przez rozpraszanie Comptonowskie CGRO (Compton Gamma Ray Observatory) Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 36/42

Zakres optyczny Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 37/42 Podczerwień 3.5µm Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 38/42

Podczerwień 240µm Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 39/42 Zakres radiowy 73 cm Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 40/42

Zakres X, 2 10 kev Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 41/42 Zakres γ, 100 kev Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 9 42/42