Post on 28-Mar-2016
description
CONTINGUTS TERICS
1. L'OBSERVACI ASTRONMICA
L'atmosfera terrestre. Qualitat de les imatges. Resoluci espacial, temporal i
espectral.
2. TELESCOPIS PTICS I RADIOTELESCOPIS
Formaci de la imatge. Tipus de telescopis. Suports. Interferometria.
3. DETECTORS
Caracterstiques generals. Sensibilitat espectral i eficincia quntica.
Fotmetres i espectrmetres. Cmeres CCD.
Galileo Galilei
Sidereus Nuntius
- Es considera lorigen de
lastronoma moderna
- Primer tractat cientfic
basat en observacions
amb telescopi
Meteorits: Comp. Qumica, cristalografa, formaci sist. solar
Raigs csmics: Electrons, nuclis, protons fenmens alta energa
In situ: Lluna, Mart, Venus, Jpiter Sup. Atmosf.
Radar: Lluna, Venus, Satl.lits Jpites i Saturn Mapas, Nvols, Oceans, etc
Fotons: estrelles, galxies,
Neutrins: Nuclis estel.lars
Ones gravitacionals Col.lapse objectes massius, espai
Des de lespai satllits artificials
Ull hum
Antenes
visible Near-IR
2MASS
Mid-IR
ISO
Galactic center
Visible
Blue stars, dust
Near IR
Red stars (dwarfs, giants)
Condicionants:
Latmosfera terrestre
1. Finestres dobservaci 2. Extinci atmosfrica
3. Emissi a capes altes
4. Refracci atmosfrica
5. Centelleig, escintillaci
6. seeing
Procs observaci
1. Soroll del senyal
2. Soroll de la detecci
78 % N2 21% O2 0,9% Ar 0,04% CO2 H2O, O3, ...
Equilibri radiatiu
ionosfera
Finestres dobservaci, extinci atmosfrica
Vapor aigua: contingut: masa H2O/masa aire
Distribuci: f(latitud, alada, temps)
Oz (O3): 15 -50 km altitud
Ions: O2 (per acci de la rad. ultraviolat)
Absorci: Total (finestres obs. a una certa alada)
Parcial: modificaci del espectre observat
lnies tel.lriques als espectres P.ex dO2 (760,710,656 nm)
Brillantor superficial fons de cel
Brillantor al visible
Cerro Tololo, Xile
Depen del lloc, fase de la Lluna (ms per a U que per a I)
Calar Alto. Lnies al visible. Contaminaci.
Comparaci amb Kitt Peak (taronja)
El cel al Infraroig
Emissi nocturna (airglow): recombinaci
Emissi trmica: atmosfera gas en ETL, a Tmed~ 250 K
L M N Q
(m) 3.4 5.0 10.2 21.0
mag/arcsec-2 8.1 2.0 -2.1 -5.8
Contribucions al cel nocturn
- Airglow: Luminiscncia nocturna del cel. Llum emesa per toms i
mol.lcules de lalta atmosfera excitats per la radiaci solar UV durant el dia. Depen de lactivitat solar
OI 5577/6300/6363 (com a les aurores)
NaD 5890/6
OH Bandas vibro-rotacionales de Meinel (a R i IR)
O2 8645 O2 bandas de Herzberg
Luminiscncia alta atmosfera:
- Ly geocoronal (en satlites) - Indudes pel propi satl.lit
Contribucions al cel nocturn
- Lluna: espectre solar reflexat per la Lluna
- Llum zodiacal: llum solar difosa per pols interplanetria
- Radiaci estelar : difosa per pols interstel.lar
- Aurores
- Contaminaci lumnica
Refracci
Refracci astronmica
- Posici aparent desplaada cap amunt
- Afecta al apuntat i seguiment dels
telescopis
Zr
Zr
Zap
R= Zreal Zaparent
R al znit = 0
Rmax= horitz
- Augmenta amb Z
- Depen del index de refracci
que es funci de
Fronts dona pertorbats
Capes turbulentes a
latmosfera
Front dona pla dun objecte molt distant
Canvis en la direcci i la intensitat
Refracci: canvis en la direcci
Absorci: canvis en la intensitat
Soroll de la refracci: seeing
Soroll de la intensitat: centelleig
Massa daire X secz
Zenith = 1
Extinci atmosfrica:
Deguda a difusi Rayleigh per molcules del aire
Depen de la longitud dona, es proporcional a -4
m(X) = m0 + k X
K: coef. extinci (canvia amb lloc, temps, )
Seeing:
desplaament aleatori de la imatge
Apertures petites: moviment imatge (es seleccionen moltes direccions)
Apertures grans: menys direccions, es veuen els canvis dintensitat. Imatge borrosa
Valors de seeing. Llocs
Formaci Seeing: capa terra, seeing cpula
Centelleig:
Apreciable a ull un
Decreix si augmenta el dimetre
Exposicions curtes (~10 ms)
Exposicions llargues
0.8 1.3 2.0 3.2 5.0
Generaci de seeing
Alta atmosfera: turbulncia entre 5-10 km
Atmosfera Local: Moviment del aire al voltant de
lobservatori.
Capa ms baixa: Ground-layer
Seeing de cpula: convecci interna, diferncies
interna-externa
CAHA. 160912
CAHA
- El front dones, en passar per la zona de turbulncia es trenca en troos de tamany r0 (parmetre de Fried)
- r0 s la longitud de coherncia
- r0 gran => millors condicions
Cn2= constante relacionada amb la
distribuci del index de refracci
- r0 creix amb - r0 decreix amb z (distncia zenital)
Mt. Graham. Ground layer
Efectes de la turbulncia
- Si el telescopi es petit, D r0 , es formen imatges individuals (speckels) que es belluguen
- Si el telescopi es gran, D> r0, es formen
molts speckles a lhora, cada un dells correspon a una part del front dones trencat.
- Cada un es el disk dAiry que correspon al dimetre r0, i per tant = 1.22 / r0
- Disc de seeing: envolvent dels speckels
06 @ 0.5 m r0(2.2) = 1.18
04 @ 2.2 m
El seeing es inv. prop. al parmetre de Fried
Mesura del seeing
- FWHM: mesura del disc omplert pel moviment de la imatge
- Fried parameter r0: mesura el tamany de les cel.lules de
turbulencia (10-20 cm) als millors llocs.
Telescopis de dimetre < r0 la resoluci ve donada per la difracci
Telescopis de dimetre > r0 la resoluci ve donada per latmosfera
- t0: temps caracterstic de la turbulncia
- r0 i t0 son importants en ptica adaptativa. Donen la separaci entre actuadors i el
temps de correcci
Mesura del seeing
- El perfil C2n: mesura el tamany de la turbulncia en funci de lalada.
- El perfil C2n es pot determinar experimentalment (SCIDAR, MASS)
- El seeing es pot mesurar amb els DIMM (Differential Image Monitor):
Compara les posiciones de dos imatges de la mateixa estrella obtingudes a traves
de dos pupiles.
- Tcniques de Lucky Imaging
Limitaci pel seeing
HST: 2,5 m WIYN: 3,5 m
M80, NGC6093, a Sco
Contaminaci lumnica
abans ara
Plaa del Sol (Grcia) Vila Olmpica
Passeig de Grcia Passeig de Grcia
Llocs dobservaci
- Alada
- Baix contingut de vapor daigua - Aire en rgim laminar (Xile, Canries, Hawai, Namibia)
Espanya: Canries, Sierra Nevada, Filabres
- Nuvolositat, vent, precipitaci (pluja, neu)
- seeing promig b (estabilitat de capes)
CAHA
Evoluci del seeing a Paranal (1985-2010)
DIMM-FORS2 2004-06
-Discrepancies degudes a turbulncia en la capa lmit
- canvi de seeing capa lmit degut a canvi vents dominants (efecte climtic)
Instrumentaci astronmica
Objectiu: Estudi de la radiaci electromagntica
El procs dobservaci consisteix en:
- Recollir radiaci (col.lector)
- Seleccionar el que ens interessa .
- Detecci i mesura (detectors)
- Reducci i standaritzaci dades
Cada observaci es caracteritza per:
- Resoluci espectral: rang de longituds dona que podem distingir Alta resoluci, baixa resol.
- Resoluci angular (espacial): diferncia de posicions que distingim
depen de la tcnica, p.ex. VLBI: 0001
- Resoluci temporal: precisi amb que es pot mesurar linstant dobservaci de milisec, a des
En general, lobjectiu ltim de les tcniques observacionals es millorar les tres resolucions menys fotons disponibles
Telescopis mes grans, detectors ms sensibles