Astrofizyka z elementami kosmologii

(1)

Astrofizyka z elementami kosmologii

T.J. Jopek

jopek@amu.edu.pl

IOA UAM Tel 061 829 2778 Kom 607 737 620

Temat 03:

Radioteleskopy, interferometry

1

(2)

13.11.21 T.J.Jopek, Astrofizyka z elementami 2

Okna atmosferyczne

5000 A - okno wizualne 1 m - okno radiowe.

100 m - w wysokich górach możemy rejestrować promieniowanie podczerwone

(3)

Myśl

, że ciała niebieskie emitują fale radiowe wyprzedziła odkrycie tych fal:

od roku 1860, z równań Maxwella

wynika, że z kosmosu winno docierać do nas promieniowanie EH we wszystkich długościach fal, nie tylko fale optyczne, Nikola Tesla, Oliver Lodge oraz Max

Planck twierdzą, że źródłem fal radiowych , m.in. jest Słońce,

Lodge podejmuje nieudaną (z powodu ograniczeń aparatury) próbę odkrycia radiowych sygnałów słonecznych,

N. Tesla

M. Planck

O. Lodge

(4)

13.11.21 T.J.Jopek, Astrofizyka z elementami

Odkrycie promieniowania radiowego z kosmosu 1930-31

Karol Jansky, pracownik Laboratorium Bella po raz pierwszy obserwował fale radiowe emitowane z Drogi Mlecznej.

4

(5)

Pierwszy radioteleskop - 1937 Wheaton, Illinois, USA

Grote Reber

inżynier radioelektronik, amator astronomii

5

(6)

Po II wojnie światowej – gwałtowny rozwój radioastronomii a obecnie jest to jedna z podstawowych technik

obserwacyjnych astronomii

Źródła promieniowania radiowego:

 planety, Słońce,

 Sagittarius A - centrum Galaktyki

 aktywne jądra galaktyczne,

 pulsary,

 zlewające się gromady galaktyk,

 pozostałości po supernowych,

 kosmiczne promieniowanie tła – radio emisja ciała doskonale czarnego.

(7)

Odbiornik

Stabilizowany kalibrator

Pisak Monitor

Przetwornik analogowo

cyfrowy

Podstawowe elementy wyposażenia radioteleskopu

(8)

Anteny radioteleskopów.

Najprostszą anteną radiową jest dipol półfalowy.

Antena składająca się wyłącznie z

jednego dipola ma niewielką czułość, rejestruje promieniowanie radiowe dochodzące z całego obszaru nieba.

Metalowe czasze (lustra) radioteleskopów.

Dla zapewnienia odbioru fal radiowych z określonego kirunku

stosuje się metalowe anteny o kształcie paraboloidy, w której

ognisku umieszczony jest dipol.

(9)

Określona jest tak jak dla fal EH optycznych: Analogicznie

gdzie  jest długością fali EH, D średnicą radioteleskopu.

Zdolność rozdzielcza A, radioteleskopu



 1 . 22

1 D

A  

Dla osiągnięcia dużej rozdzielczości, radioteleskop powinien mieć możliwie dużą czaszę.

(10)

Obserwatorium Parkes Nowa Pd. Walia,

Australia 64 m

(11)

Max-Planck-Institut für Radioastronomie - Radioobservatorium Effelsberg (100m)

(12)

Courtesy of the NAIC - Arecibo Observatory, a facility of the NSF

(13)

Określona jest tak jak dla fal EH optycznych: Analogicznie

gdzie  jest długością fali EH, D średnicą radioteleskopu.

Zdolność rozdzielcza A, radioteleskopu



 1 . 22

1 D

A  

By dla  =1m, osiągnąć zdolność rozdzielczą identyczną jak dla teleskopu optycznego o średnicy 50 cm, czasza radioteleskopu powinna mieć średnicę 1000 km

Radioteleskop o średnicy 100 m, przy długości fali 1m ma zdolność rozdzielczą zaledwie 2/3 stopnia

(14)

-

Interferometry radiowe i optyczne

(15)

Interferometry radiowe i optyczne

(16)

(17)

(18)

(19)

Very Large Array – Magdalena NM USA 27 anten,

każda o średnicy 25 metrów, ramiona mają po 16 km długości

Działając razem, anteny mają rozdzielczość 0.05’’ odpowiadającą pojedynczej antenie o średnicy 36 km

(20)

64 x 12 m @ 16,400 ft Chajnantor Chile

ALMA -- 2010

21

(21)

kosmologii 22

Square Kilometer Array

(22)

(23)

Terrestial planet finter (koncepcja)

(24)

Dziękuję za uwagę