16927 - LABORATORIO DI ASTROFISICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente ha familiarità con la strumentazione di base in uso nell'astronomia da terra e dallo spazio, conosce i parametri che caratterizzano le prestazioni degli strumenti base per le misure in astronomia. In particolare, lo studente grazie all'attività di laboratorio prevista è in grado di utilizzare tecnologie moderne per l'acquisizione e l'analisi di dati astronomici ottenuti in diverse regioni dello spettro elettromagnetico (dal radio all'X). Fa esperienza di lavoro di gruppo ed è in grado di presentare e discutere i risultati di una misura di carattere astronomico attraverso brevi elaborati scritti.

Contenuti

Una prima parte del corso è costituita dall'introduzione a  concetti fondamentali: rivelazione della radiazione em,  rapporto segnale-rumore, risoluzione di uno strumento, la PSF. Seguono tre laboratori (X, Ottico, Radio), organizzati in forma intensiva in tre sedi diverse. Gli studenti sono organizzati in piccoli gruppi (tipicamente di tre) e in turni. Nei laboratori gli studenti sono guidati da diversi docenti,  esperti nelle  diverse tecniche e coordinati dal titolare del corso.

Prima parte: Introduzione generale (Dove: Dip. di Astronomia. Chi: docente B.Marano - 16 hours)

1- Spettro della radiazione elettromagnetica – Trasmissione dell'atmosfera in relazione alla lunghezza d'onda.

2 - Rivelatori di radiazione e.m. nell'ottico e infrarosso e loro caratterizzazione. Fonti di rumore strumentale (corrente di oscurità, read out noise). Il fotometro fotoelettrico e il CCD. 

3- Statistica di Poisson. Rapporto segnale rumore in una osservazione astronomica. Il fondo cielo nell'ottico e nell'infrarosso.  Rapporto S/N nei diversi casi rilevanti (Photon limited, Background limited…). 

4- Costruzione di un simulatore di posa (ETC) elementare, calcolo del tempo di posa, confronto tra telescopi a terra e telescopi nello spazio  Uso di ETC in rete (ESO, TNG)

5-  Risoluzione angolare.  La point spread function (PSF). La Modulation transfer function (MTF). Campionamento.

  


Seconda parte: Laboratori (in turni)

1 -  Laboratorio ottico (Dove: Telescopio Cassini di Loiano, INAF, OABo - Chi: Docenti B. Marano, S. Galleti, V. Zitelli ):

1a - Telescopi ottici a terra e nello spazio: Telescopi classici. Lo Hubble Space Telescope. I telescopi di Nuova Generazione. 

1b -   Fotometria astronomica. Sistemi di colore.  Point Spread Function. Figura di diffrazione. Il seeing. La correzione del seeing: ottiche adattive

1c -   Spettrografia astronomica.  Schema ottico degli spettrografi. Analisi di spettri. Misura di velocità radiali in spettri astronomici.

1d -    Attività osservativa: Spettrometria astronomica di sorgenti galattiche e extragalattiche; produzione di un atlante spettrale di stelle; spettri di sorgenti galattiche diffuse. Osservazione e analisi di una selezione tra:  spettri di galassie, AGN, QSO e fotometria CCD di un ammasso aperto.

2 - Laboratorio X (Dove: INAF - IASF, Bologna - Chi: docenti C.Vignali, P. Grandi, M.Dadina)

2a - Rivelatori di raggi X e gamma.

2b -  Descrizione degli strumenti a bordo dei principali satelliti X in volo (Chandra, XMM-Newton, Suzaku). Breve descrizione delle missioni future.

2c - Analisi dati. Richiami di statistica. Richiamo di concetti base: PSF, risoluzione angolare, risoluzione in energia, risoluzione in tempo, campo di vista, risposta strumentale.

2d Esercitazioni: Acquisizione dei dati da archivi pubblici, elaborazione file di eventi e produzione di curve di luce, immagini e spettri. Selezione tra: studio morfologico di sorgenti estese, studio di variabilita' temporale utilizzando differenti tempi scala, analisi di spettri (continuoe righe); rivelazione di sorgenti in campi profondi.  

3 – Laboratorio Radio (Dove: INAF-IRA, Bologna -  Chi: docenti D.Dallacasa, T.Venturi)

 3a - Radiotelescopi. Interferometria e sintesi di apertura.  

3b - Rivelatori di onde radio. Osservazioni radioastronomiche.

3c -  Interferometro e misure della visibilita' di frangia. L'inversione di Fourier e la brillanza del cielo. Metodi di deconvoluzione delle immagini e analisi delle stesse.  

3d - Ricostruzione  della una immagine di una radiogalassia  da dati interferometrici di archivio, con misura di grandezze fisiche.

 

 

Testi/Bibliografia

Dato il carattere del corso, molto del materiale didattico è basato 

su note, presentazioni Powerpoint e  letture suggerite nel corso. 

Alcuni testi utili sono:


Kitchin, Astrophysical techniques, Philadelfia Inst. of Physics

- Schroeder,  Astronomical Optics, Associated Press 

- Léna, Lebrun, Mignard - Observational Astrophysics, Springer


 

 

Metodi didattici

- Lezioni frontali   - Attività di laboratorio in piccoli gruppi   - Redazione di relazioni e loro discussione

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

A conclusione di ciascuno dei tre laboratori, il lavoro e i risultati vengono riportati in relazioni scritte o presentazioni. Esse vengono valutate singolarmente e concorrono a determinare il voto finale, assegnato in un colloquio conclusivo sul  programma generale del corso e sulle attività eseguite dallo studente.

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni frontali saranno seguite da attività in tre diverse sedi di istituti di ricerca. Gli studenti si troveranno ad operare in piccoli gruppi, effettuando osservazioni (in ottico), ricerche su basi dati, riduzione e analisi di dati, con strumenti in uso nella corrente ricerca astronomica.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Bruno Marano

Consulta il sito web di Daniele Dallacasa

Consulta il sito web di Cristian Vignali

Consulta il sito web di Silvia Galleti

Consulta il sito web di Paola Grandi

Consulta il sito web di Tiziana Venturi