RADIOASTRONOMY
FIS/05 - 6 CFU - 2° semestre
Docente titolare dell'insegnamento
CORRADO TRIGILIO
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.
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
- Introduzione alla Radioastronomia - Cenni storici – La finestra radio – Il ruolo della Radioastronomia – Prospettive future di sviluppo
- La Radiazione EM – Intensità, Brillanza, Densità di flusso, Legge di Planck, Approssimazioni nel radio, Temperatura di brillanza, Trasporto radiativo
- Teoria di Base della radiazione EM. – 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 – Parametri di Stokes – Rotazione di Faraday
- Processi di Emissione nel continuo – Spettro della radiazione – Processi termici e non termici – Radiazione di dipolo- Radiazione di Bremsstrahlung (free-free) – Radiazione di Sincrotrone – Effetto Compton Inverso – Effetto Sunyaev Zeldovich (SZ)
- 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 – Cenni sui bolometri – Spettrometri radio
- 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
- La Radiazione della Galassia – La radiazione continua della galassia (da sincrotrone, HII e polveri) – Mezzo interstellare –Regioni di formazione stellare (HII) – Sfera di Strömgren– classificazione regioni HII e loro distribuzione galattica – Supernovae e resti di SN – Onde d’urto – Accelerazione di Fermi al primo ordine
- Radiosorgenti extragalattiche – Galassie normali – Galassie starburst – Merging di galassie – Radio Galassie, FRI e FRII – QUASARs – BL Lac – Galassie di Seyfert – Luminosità radio ed energia radiosorgenti – Doppler boosting – Moti superluminari – Nuclei galattici attivi (AGN) e Schemi unificati
Testi di riferimento
I primi due testi sono quelli su cui si basa il corso. Gli altri tre sono molto utili per approfondimenti.
- Rybicki and Lightman, Radiative Processes in Astrophysics, John Wiley & Sons, Inc (1979)
- Rohlfs, Tools of Radio Astronomy, A&A library, Springer-Verlag
- Burke and Graham-Smith: An Introduction to Radio Astronomy, Cambridge University Press, (1977, 2002)
- Longair: High Energy Astrophysics, Vol. 1, Cambridge University Press
- Verschuur and Kellermann eds, Galactic and Extragalactic Radio Astronomy, A&A library, Springer-Verlag
Altro materiale didattico
Le dispense del corso sono rese disponibili agli studenti su dropbox (verranno invitati a condividere la cartella).
Programmazione del corso
| * | Argomenti | Riferimenti testi |
1 | | Introduzione alla Radioastronomia | 3 |
2 | * | La Radiazione EM | 1,2 |
3 | * | Teoria di Base della radiazione EM. | 1 |
4 | * | Processi di Emissione nel continuo | 1,2 |
5 | * | Il Radiotelescopio | 2 |
6 | * | Interferometria | 2 |
7 | * | La Radiazione della Galassia | 2,3,4,5 |
8 | * | Radiosorgenti extragalattiche | 2,3,4,5 |
* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.
N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.
Verifica dell'apprendimento
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
PROVE IN ITINERE
PROVE DI FINE CORSO
ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTISpettri di radiosorgenti e parametri deducibili. Potere risolutivo angolare di radiotelescopi o interferometri. Processi di emissione.
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