Bande elettromagnetiche, brillanza superficiale, intensità specifica

Transcript

1 Corso di introduzione all'astrofisica secondo modulo Programma svolto A.A Astronomia ad occhio nudo Il funzionamento dell'occhio umano Il meccanismo della visione Sensibilità spettrale 1. Potere risolutivo Quali oggetti astronomici possiamo risolvere ad occhio nudo Larghezza di banda spettrale e risoluzione spettrale, range dinamico, tempo di risposta Sensitibilità, definizione di flusso e magnitudine apparente, calcolo del limite visuale Principali requisiti sperimentali Bande di emissione Principali requisiti sperimentali (tabella) Esempio di requisiti di sensibilità (osservazione di dischi protoplanetari nella nebulosa di Orione) Esempi di requisiti di copertura del cielo (survey di galassie, anisotropie di fondo cosmico) Esempio di requisiti di larghezza di banda e risoluzione spettrale (Sload Digital Sky Survey) Sensibilità: requisiti di sensibilità per misure di anisotropia di fonso cosmico Bande elettromagnetiche, brillanza superficiale, intensità specifica Bande elettromagnetiche (visible, infrarosso, microonde e radio) Definizione di intensità specifica e brillanza superficiale Equivalenza di intensità specifica e brillanza superficiale (condizioni in cui si ha equivalenza, dimostrazione) Misura delle distanze La scala delle distanze e dei metodi di misura

2 L'unità astronomica (cos'è, prime misure, misure recenti) Parallasse (definizione, limiti di applicabilità del metodo) Parallasse spettroscopica diagramma HR, luminosità, distanza di luminosità, magnitudine assoluta radiazione di corpo nero e sua applicazione nella determinazione della temperatura superficiale di una stella classi spettrali delle stelle indice di colore, diagrammi HR in funzione della temperatura o dell'indice di colore come determinare il ramo di appartenenza di una stella mediante l'effetto Stark Cefeidi variabili Cosa sono, perché la luminosità varia, qual è il ruolo delle Cefeidi variabili come metodo di misura delle distanze astronomiche Relazione magnitudine periodo Fattori che limitano l'accuratezza della calibrazione delle Cefeidi variabili Paragone dell'accuratezza con altri metodi Estimatori secondari Breve elenco dei principali stimatori secondari Relazione di Tully-Fisher, accuratezza della calibrazione in funzione della banda di osservazione Supernove di tipo Ia (cosa sono le supernove Ia, la curva di luce, normalizzazione delle curve di luce, limiti nell'accuratezza del metodo) Basi di ottica, telescopi, antenne Ditinzione sistemi focali e non focali La formazione dell'immagine Lunghezza focale, plate scale Fattori che determinano la risoluzione angolare finale Ruolo della lunghezza focale, vantaggi e svantaggi di telescopi a lunga focale Telescopi a lente (rifrattore) e a riflettore, limiti dei telescopi a rifrattore Configurazioni principali di sistemi ottici a riflettore Singolo riflettore in asse, doppio riflettore Cassegrain, Gregoriano, Newtoniano, doppio riflettore fuori asse) Utilizzo di ottiche a doppio riflettore fuori asse

3 Lunghezza focale di un Cassegrain Il fascio di antenna Concetto di base, Definizione di larghezza a metà altezza Definizione di decibel Alcuni esempi Hubble space telescope (satellite, orbita, configurazione ottica, piano focale) Telescopi Keck (configurazione ottica, dimensioni specchi primari, focale, tecnologia costruttuva, materiale) JWST (satellite, orbita, configurazione ottica, telescopio primario, lunghezza focale, tecnica costruttiva, materiale) Planck (satellite, orbita, configurazione ottica, strumenti nel piano focale, fasci di antenna dello strumento a bassa frequenza, misura del fascio di antenna in volo) Ottiche adattive Il fenomeno del seeing, limiti nella risoluzione angolare nei telescopi da terra Il principio dell'ottica adattiva Sensing del fronte d'onda (Hartmann wavefront sensor) Generazione della stella artificiale Schema completo di un sistema ad ottica adattiva Alcuni esempi di applicazioni Cenni di cosmologia, modello cosmologico standard Coordinate fisiche e comoventi Il fattore di scala, relazione con la costante di Hubble Le equazioni di Friedmann Parametro di densità e densità critica dell'universo, relazione fra Ω e la curvatura Scenari evolutivi dell'universo sulla base delle equazioni di Friedmann Soluzioni semplici Dipendenza della densità di energia della radiazione e della materia dal fattore di scala Il tempo di equalizzazione radiazione-materia Soluzioni in un universo dominato dalla radiazione e dalla materia per k = 0 Andamenti qualitativi per k non nullo

4 La distanza di luminosità per oggetti cosmologicamente distanti Problemi nel modello cosmologico standard (piattezza, orizzonte, condizioni iniziali) Modello inflazionario Idea di base Andamento di a(t) durante l'inflazione, durata dell'inflazione. Come l'inflazione risolve il problema della piattezza e dell'orizzonte Quanto si è espanso l'universo durante l'inflazione Cenni di cosmologia, due esempi di osservazioni dell'universo lontano Evidenze di energia oscura mediante osservazioni di supernove Ia Dati di supernove lontane nel piano m(z) e conversione in un diagramma di Hubble Interpretazione dei risultati ed evidenza dell'energia oscura. Possibili limiti sperimentali che potrebbero portare a interpretazioni errate Fondo cosmico di microonde Origine, caratteristiche, spettro Andamento della temperatura del fondo cosmico con l'espansione Invarianza della forma spettrale durante l'espansione Principali misure di spettro (es. COBE-FIRAS), tecniche di misura, significato dei risultati Anisotropie del fondo cosmico di microonde Origine nelle disomogeneità nel fondo cosmico Oscillazioni barioniche nel plasma prima del disaccoppiamento, effetto sulla distribuzione dei fotoni del fondo cosmico. Il disaccoppiamento radiazione-materia, perché avviene, in quali condizioni Collasso gravitazionale dopo il disaccoppiamento, ruolo della materia oscura Prima evidenza sperimentale delle anisotropie di fondo cosmico (COBE-DMR) L'anisotropia di dipolo, origine, utilizzo come calibratore. Risoluzione angolare delle misure di COBE-DMR Emissioni galattiche nelle microonde, qual è l'origine, come si rimuovono. Lo spettro angolare di potenza, significato del parametro di multipolo l, relazione fra lo spettro di potenza e i principali fenomeni fisici nell'universo primordiale La varianza cosmica Principali risultati di misure di anisotropia di fondo cosmico fino al satellite WMAP

5 Cenni sul satellite Planck e sui suoi strumenti