Fondamenti di Astrofisica Alessandro Marconi Intensità e Flusso norm ale raggio norm ale dΩ ϑ dA AA 2009/2010 dΩ dA Fondamenti di Astrofisica 2 Conservazione della Brillanza 1 2 dΩ1 R dA1 AA 2009/2010 s dΩ2 dA2 Fondamenti di Astrofisica 3 Densità di energia c dt dΩ s dA AA 2009/2010 Fondamenti di Astrofisica 4 O′ piano focale Lenti convergenti i D f F2 F F o f O ϑ O→∞ ϑ O2 → ∞ AA 2009/2010 Fondamenti di Astrofisica 5 Occhio e telescopio rifrattore iride (diaframma) cristallino (lente) Fuoco comune alle 2 lenti Oculare Obiettivo retina (rivelatore) Telescopio Rifrattore Occhio AA 2009/2010 Fondamenti di Astrofisica 6 Telescopi riflettori rivelatore sul piano focale specchio convesso (secondario) specchio concavo (primario) specchio concavo rivelatore sul piano focale Fuoco Primario AA 2009/2010 Fuoco Cassegrain Fondamenti di Astrofisica 7 Immagine come matrice di pixel y pixel x,y (→Δω) Δx Δy x AA 2009/2010 Fondamenti di Astrofisica 8 Effetto del numero di pixel 1024 × 1024 AA 2009/2010 128 × 128 32 × 32 Fondamenti di Astrofisica 9 Effetto del seeing In pratica è difficile ottenere immagini al limite di diffrazione con telescopi da terra. La micro-turbolenza dell’atmosfera (“seeing”) limita la qualità delle immagini astronomiche. Seeing cattivo Seeing buono AA 2009/2010 Fondamenti di Astrofisica 10 Dove costruire un telescopio Perchè gli osservatori sono costruiti in posti remoti sulla cima delle montagne? VLT - Paranal, Deserto di Atacama, Cile (2635 m) Keck - Mauna Kea, Hawai, USA (4200 m) TNG - La Palma, Canarie (2400 m). Per evitare l’inquinamento luminoso. Per stare al disopra dello strato di inversione (dove si formano le nuvole “basse”). Per avere un’atmosfera secca (minore assorbimento). Per avere buon “seeing”. AA 2009/2010 Fondamenti di Astrofisica 11 Inquinamento luminoso Keck, Hawaii TNG, Canarie VLT, Paranal L’inquinamento luminoso è un problema serio nelle aree densamente popolate! AA 2009/2010 Fondamenti di Astrofisica 12 Mauna Kea (Hawaii) Osservatorio più alto al mondo. In cima ad un vulcano spento (4200m). Atmosfera secca, Seeing eccezionale Ben al di sopra dello strato di inversione Paranal (Cile) A 2635m nel deserto di Atacama. Sito del Very Large Telescope (European Southern Observatory). Atmosfera eccezionalmente secca. Seeing eccezionale. Eccezionalmente buio (molto remoto). Roque de los Muchachos (La Palma) Nell’isola di La Palma (Canarie), in cima ad un vulcano spento (2500m). Sede del Telescopio Nazionale Galileo (TNG). Telescopio Nazionale Galileo (TNG) I Telescopi moderni Sono fatti con specchi di diametro fino a 8 - 10 metri! E’ in progetto un telescopio di 60 metri di diametro. Very Large Telescope 4 specchi da 8 metri di diametro (Paranal, Cile). I Telescopi moderni Keck Telescope 2 specchi da 10 metri di diametro (Mauna Kea, Hawai). TNG, Canarie: 3.6 m VLT, ESO, Chile: 4 x 8m LBT, Arizona, USA: 2 x 8m Astronomia oltre la banda ottica Integral (Gamma) XMM-Newton (X) Fuse (UV) VLT (Opt/NIR) Spitzer (mid/far-IR) Herschel Planck (far-IR/submm) (micro-onde) VLA (radio) L’atmosfera terrestre è opaca per gran parte dello spettro elettro-magnetico. L’astronomia da terra è possibile solo nel visibile, nel vicino infrarosso e nelle onde radio. Le osservazioni nel lontano IR, nell’UV, nei raggi X e Gamma devono essere fatte dallo spazio. Il Telescopio Spaziale Hubble Hubble Space Telescope (HST) progetto congiunto NASA + ESA, 2.5m di diametro, funziona nell’UV, ottico e vicino IR Il futuro: JWST James Webb Space Telescope (prima noto come Next Generation Space Telescope) Ottimizzato per l’infrarosso. Specchi primario da 6.5 m (~7 volte la capacità di raccolta di HST). Programmato per il 2015 (??) Il futuro: ELT Extremely Large Telescope Ottico ed infrarosso, specchi da 45 m di diametro (~2000 segmenti!). Oltre 30 volte la capacità di raccolta dei telescopi più grandi esistenti. VLT