RADIOASTRONOMY

Anno accademico 2018/2019 - 1° anno - Curriculum ASTROPHYSICS
Docente: Corrado TRIGILIO
Crediti: 6
SSD: FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 108 di studio individuale, 42 di lezione frontale
Semestre:

Obiettivi formativi

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.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

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.


Prerequisiti richiesti

Elettromagnetismo, Astrofisica di base.


Frequenza lezioni

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


Contenuti del corso

  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

Testi di riferimento

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


Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Introduzione alla Radioastronomia
2La Radiazione EM1,2 
3Teoria di Base della radiazione EM.
4Processi di Emissione nel continuo1,2 
5Il Radiotelescopio
6Interferometria
7La Radiazione della Galassia2,3,4,5 
8Radiosorgenti extragalattiche2,3,4,5 

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

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