Часть 3. Астрономические наблюдения. Методы и инструменты. Особенности в различных диапазонах ЭМ волн. 18. 02. 2018 Л 3
• Особенности: – 1) пассивный прием информации (невозможность повлиять) на космические объекты – 2) развитие процессов во времени (редко – прямое) при наблюдении объектов на разных стадиях эволюции – 3) всеволновой характер + нейтрино и (в будущем) гравитационные волны • Задача: максимально точно измерить – поток (фотометрия), интенсивность, поляризацию излучения – спектр (линии – длина волн, интенсивность, континуум – интенсивность ) – угловой размер, относительное положение (астрометрия) + временные вариации этих величин 18. 02. 2018 Л 3
Пропускание света земной атмосферой 18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
Оптические наблюдения Галилей, ок. 1610 18. 02. 2018 Л 3
Я. Гевелий, ХVIIв 18. 02. 2018 Л 3
Оптические телескопы 18. 02. 2018 Л 3
Рефракторы: хроматическая аберрация 18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
Рефлектор Ньютона Другие системы 18. 02. 2018 Л 3
Астрономический спектрограф • Диспергирующий элемент – дифр. решетка • Разрешение λ/Δλ достигает нескольких 100000 18. 02. 2018 Л 3
Проблема углового разрешения • Дифракционное изображение θd~ λ/D • Турбулентность атмосферы βatm>>θd • Статистика фотонов (Пуассон) σn 2=(n-<n>)2=<n> 18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
Дифракционный предел 18. 02. 2018 Л 3
Основные геометрические аберрации сферическая кома астигматизм 18. 02. 2018 Л 3
Самые большие зеркала 18. 02. 2018 Л 3
OWL(100 m) CELT (30 m) Рост диаметров телескопов 18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Giant Magellan Telescope 7 x 8. 4 m (www. gmto. org) Л 3
18. 02. 2018 30 -м телескоп (492 сегмента) (проект) http: //www. tmt. org/ Л 3
Атмосферная турбулентность 18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
HST (Космический телескоп Хаббл) 18. 02. 2018 Л 3
2. 4 -м 2. 1 -м 18. 02. 2018 Л 3
• Космические телескопы свободны от турбулентности атмосферы • Чувствительность лимитируется только статистикой фотонов 18. 02. 2018 Л 3
Фотонный (дробовой) шум 18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
Бессмысленно устанавливать большой телескоп в местах с плохим изображением! 6 -м САО РАН 18. 02. 2018 Л 3
Активная и адаптивная оптика • Активная оптика устраняет НЧ (<1 Гц) искажения ВФ путем корректировки формы главного зеркала • Адаптивная оптика – устранение ВЧ искажений ВФ из-за атмосферной турбулентности путем подстройки формы дополнительных зеркал 18. 02. 2018 Л 3
Активные зеркала SUBARU 18. 02. 2018 VLT Л 3
Схема адаптивной оптики 18. 02. 2018 Л 3
Адаптивное зеркало (подстраивает форму с частотой неск. сотен Гц) Прототип АЗ с 1024 актюаторами (Livermore) 18. 02. 2018 Л 3
Работа адаптивного зеркала 18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
Искусственная звезда (телескоп Кек) 18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Наблюдения центра Галактики на VLT Л 3
18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
Центр Галактики (Т-п им. Кека, ближний ИК) 18. 02. 2018 Л 3
Галактический центр 18. 02. 2018 Л 3
Уран (Т-п им. Кека, ближний ИК) 18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Нептун (Keck. II, IR) Л 3
4 х 8 м (Еропейская Южная Обсерватория, Чили) 18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
Mauna Kea, Hawaii TMT? Keck, 2 x 10 m Subaru, 8 m 18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
Радиотелескопы Аресибо 300 м VLA РАТАН-600 18. 02. 2018 NRAO 140 ft Л 3
18. 02. 2018 Л 3
Радиоинтерферометрия Разрешение одного телескопа плохое (большая длина волны!) D • ΘD~λ/D • Решение интерферометры • θI~λ/L<<θD 18. 02. 2018 Л 3 L
Фильтрация пространственных частот (Фурье-гармоник) 18. 02. 2018 Л 3
Радиоинтерферометры 18. 02. 2018 Л 3
Метод апертурного синтеза • В каждый момент пара телескопов работает как интерферометр и синтезируется N(N-1)/2 пространств. Фурьегармоник • Суточное вращение Земли и перемещение телескопов «заполняет» апертуру • Обратное преобр. Фурье восстанавливает изображение с максимальным разрешением λ/L L 18. 02. 2018 Л 3
Радио карты источников Угловое разрешение ~ мс дуги 18. 02. 2018 Л 3
Рентгеновская и гаммаастрономия • Только из космоса • Источники: горячая тепловая плазма T>106 K + нетепловые процессы с релятивистскими частицами (синхротронное излучение в сильных магнитных полях, обратное Комптоновское рассеяние на релятивистских электронах …) • Первые эксперименты в 1960 х с аэростатов (Солнце, яркие галактические источники - Sco X-1) • Первый специализированный спутник УХУРУ (1972) – карта неба (галактические и внегалактические Х-источники, горячий газ в скоплениях галактик). Рентгеновский телескоп Einstein (1979). • NP по физике 2002 г (Р. Джиаккони) 18. 02. 2018 Л 3
Рентгеновские телескопы косого падения Принцип работы: фокусировка лучей при косом падении на металлы Главный недостаток: длинный фокус (10 -ки м) + малая эффективная площадь 18. 02. 2018 Л 3
Действующие рентгеновские телескопы (0. 1 -10 кэ. В) – Chandra (НАСА) ХММ Ньютон (ЕКА) Чувствительность ~ 10 -13 эрг/см 2 18. 02. 2018 Л 3
Угловое разрешение современных рентгеновских телескопов (Chandra) 1 сек. дуги 18. 02. 2018 Л 3
Активные ядра галактик – джеты от сверхмассивных ЧД Cen A – ближайшая 18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
Остатки сверхновых Тихо Браге, 1572 SNIa – термоядерный взрыв белого карлика с предельной массой ~1. 4 М_с остатка в центре нет Основные поставщики тяжелых элементов Fe, Ni, Co во Вселенной 18. 02. 2018 Л 3
Cas A – остаток СНII ~300 лет В центре – горячая нейтронная звезда Ускорение космических лучей на фронте УВ 18. 02. 2018 Л 3
Пульсары – вращающиеся замагниченные нейтронные звезды Пульсар в Крабовидной туманности. СН 1054 г. Нетепловое (синхр). излучение P=33 мс, B ~ 1012 Гс 18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
Старый пульсар (~200 млн лет) – холодная близкая одиночная НЗ. Нетепловые процессы в магнитосфере нагрев полярной шапки НЗ релятивистскими частицами ~10 км 18. 02. 2018 Л 3
Гамма-телескопы кодированной апертуры Угловое разрешение ~ 1 градуса (20 кэ. В-10 Мэ. В) 18. 02. 2018 Маска SPI телескопа INTEGRAL Детекторы: крист. Ge, Cs. I, Ca. Tl Л 3
Небо в ядерных линиях E=1. 8 Мэ. В Производится в ходе эволюции массивных звезд 18. 02. 2018 Л 3
Аннигиляционная линия 511 кэ. В (е++е- 2γ) • Из области центра Галактики • Соответствует ~1043 аннигиляций в секунду • Нерешенная проблема происхождения 18. 02. 2018 Л 3
Fermi (NASA) 30 Mэ. В-300 Гэ. В 18. 02. 2018 Л 3
1451 Sources 18. 02. 2018 Л 3
The Gamma-ray Sky Seen with Fermi LAT Galactic diffuse emission comes from cosmic-ray interactions with the interstellar medium Sources are seen against a strong diffuse background. E > 1 Ge. V image. 18. 02. 2018 Л 3
The Pulsing g-ray Sky Over 60 gamma-ray pulsars are now known. Pulses at 1/10 th true rate 18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
Гамма-пузырь, открытый Fermi (2010). Возможно, связан с активностью центральной черной дыры в Галактическом центре 18. 02. 2018 Л 3
Тэ. В-астрономия • • E~25 Гэ. В-100 Тэ. В Наземные черенковские телескопы Разрешение по энергии ΔE/E~10 -35% Потоки: от 1 до 15 Краб (1 Краб = поток от пульсара в Крабовидной туманности) • Угловое разрешение: 2 мин. - 3 град. • Переменность: минуты - годы 18. 02. 2018 Л 3
18. 02. 2018 Л 3
Источники: остатки сверхновых Доказывает ускорение частиц на фронтах УВ! 18. 02. 2018 Л 3
Ядра галактик (блазары) Далекие Близкие: М 87 18. 02. 2018 Л 3
Спектры – нетепловые! 18. 02. 2018 Блазар Остаток СН Л 3
Скачать презентацию Часть 3 Астрономические наблюдения Методы и инструменты Особенности
MSUL3_obs_2013.ppt