Radiazione EM: trasporto e osservazione

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