ASTROPHYSICS LABORATORY I

Anno accademico 2019/2020 - 1° anno - Curriculum ASTROPHYSICS
Docente: Francesco LEONE
Crediti: 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:

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

 ArgomentiRiferimenti testi
1La radiazione elettromagnetica / The electromagnetic radiationMihalas - Gray - Landi degl'Innocenti 
2Effetti dell'Atmosfera Terrestre sulle osservazioni / Importance of the Earth atmosphere on observations Kitchin - Gray 
3Telescopi / TelescopesKitchin - Gray 
4Rivelatori / ReceiversKitchin - Gray 
5Principi della Fotometria e Spettroscopia / Principles of Photometry and SpectroscopyKitchin - 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.