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Metodi di astrometria per l'astrofisica

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Methods of astrometry for astrophysics

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Anno accademico 2019/2020

Codice dell'attività didattica
MFN1513
Docenti
Beatrice Bucciarelli (Titolare del corso)
Dott. Mario Gilberto Lattanzi (Titolare del corso)
Corso di studi
008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Fisica Teorica
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Raggi Cosmici
Anno
1° anno
Periodo didattico
Secondo periodo didattico
Tipologia
D=A scelta dello studente
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/05 - astronomia e astrofisica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano/ English upon request of an Erasmus student
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Prerequisiti
Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza fortemente consigliata.
No mandatory prerequisites needed. Attendance strongly recommended
Propedeutico a
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il corso si incentra sull'applicazione di metodi astrometrici come strumento di indagine astrofisica, illustrando il ruolo fondamentale dell'astrometria nella calibrazione dei modelli dell'astrofisica stellare e nell'analisi evolutiva della Galassia, con implicazioni per le attuali teorie cosmologiche. In questo ambito, vengono esaminati gli effetti dovuti alla non inerzialita' dell'osservatore e l'accuratezza dei modelli astrometrici in relazione alla crescente precisione raggiungibile con tecnologie da terra e dallo spazio.  

Course Objectives

The course focuses on the methods of astrometry applied to astrophysical investigations, illustrating the fundamental role of astrometry in the calibration of models for stellar astrophysics and in the latest investigations on formation, structure and evolution  of the Milky Way, with implications for current cosmological theories.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Al completamento del corso ci si aspetta che gli studenti magistrali abbiano una conoscenza operativa

a) dei modelli e metodi utilizzati per la determinazione delle osservabili astronomiche (con particolare attenzione alle misure di massa, velocità e distanza)

e

b) dei principali strumenti statistico-matematici per il loro utilizzo nello studio della fisica della Via Lattea anche in contesto cosmologico.  

At the end of the course the Master students are expected to have an operative knowledge on
a) the models and methods used to determine the astronomical observables (with specific attention given to mass, speed and distance measurements)

and

b) the main statistical-mathematical instruments to use them for studying the physics of the Milky Way, with regard to cosmological aspects as well.

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Modalità di insegnamento

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame è costituito da una prova scritta ed una orale, che vertono su tutto il programma svolto. La prova scritta è costituita da esercizi, ed  è valutata in trentesimi. L'ammissione alla prova orale è condizionata dal superamento della prova scritta. Per superare la prova scritta occorre conseguire un punteggio di almeno 18/30.

La prova orale consiste in un colloquio sugli argomenti svolti durante il corso e prevede, in particolare:

- l'eventuale discussione della prova scritta sostenuta; 

- l'eventuale svolgimento di esercizi;

- l'esposizione di argomenti e risultati trattati nel corso, incluse alcune dimostrazioni.

Entrambe le prove devono essere superate nella stessa sessione d'esame.

The exam has a written and an oral part,  both focusing on the syllabus carried out in class.  The written test is graded  in 30/30, and a minimum score of 18/30 is required for admission to the oral exam.

The oral part will consists of: 

- discussion of the written test;

- potential execution of exercises;

- exposition of topics covered by the syllabus, including some demonstrations.

Written and oral part must be sustained in the same exam session.

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Attività di supporto

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Programma

 a) Definizione dell'Osservatore

    - Sistemi di Coordinate Astronomiche
    - Scale di tempo in astronomia
    - La Terra come Piattaforma Osservativa
    - Cenni di Assetto Satellitare

 b) Astrometria fondamentale

   - Astrometria Differenziale ed Assoluta
   - Analisi dei principali effetti astrometrici
     - Rifrazione
     - Aberrazione
     - Parallasse
     - Moto Proprio
     - Velocita' radiali
     - Deflessione relativistica
   - Dal Piano Tangente al Piano Focale
     - Errori Strumentali
     - Statistica del Segnale
   - Stima di Parametri Astrometrici: Equazione di Osservazione
   - Metodi statistici: Likelihood, Minimi Quadrati

 c) Dal Processo di Misura alla Stima di Parametri

   - Astrometria Relativistica al microarcosecondo
     - Sistemi di Riferimento Relativistici
     - Osservatore relativistico
     - Modelli approssimati in condizioni di campi gravitazionali deboli
     - Parametri astrometrici come realizzazione del sistema di riferimento
   - Calibrazioni di CCD di Piano Focale per astrometria
     al microarcosecondo

 d) Astrometria per l'Astrofisica

   - Pianeti extra-solari:
     Tecniche di rivelazione; Elementi orbitali; Masse
   - Struttura della Galassia:
     conteggi stellari; Malmquist Bias; Lutz-Kelker Bias
   - Cinematica della Rotazione Galattica; Moto Solare
   - Disco ed Alone Galattici come test locali delle moderne
     teorie cosmologiche


 a) Definition of the Observer

   - Astronomical Coordinates
   - Time Scales
   - Earth as Observation Deck
   - Satellite Attitude

 b) Fundamental Astrometry

   - Differential vs Absolute Astrometry
   - Analysis of astrometric "effects"
      - Refraction
      - Aberration
      - Parallax
      - Proper Motion
      - Radial Velocity
      - Relativistic deflection
    - From Tangent to Focal Plane
      - Instrumental errors
      - Signal/Noise statistics
    - Estimation of Parameters: Observation Equation
    - Statistical Methods: Likelihood, Least Squares

 c) From the Measurement Process to the Estimation of Astrometric Parameters

    - Relativistic Astrometry
       - Relativistic Reference Systems
       - Relativistic Observer
       - Metric Approximation in the Weak-Field Limit
       - Astrometric Parameters as "realization" of the reference frame
     - CCD calibrations for microarcsecond astrometry

 d) Astrometry for Astrophysics

    - Extra-solar planets:
      Detection techniques; Orbital elements; Mass
    - Galactic Structure:
      star counts; Malmquist Bias; Lutz-Kelker Bias
    - Kinematics of Galactic Rotation; Solar Motion
    - Galactic Disk and Halo as testsbeds for local cosmology
    

 

Testi consigliati e bibliografia

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- Appunti del Corso  (Bucciarelli, Lattanzi)

- R. Green, Sperical Astronomy, Cambridge University Press

-J. Binney and M. Merryfield, Galactic Astronomy, Princeton University Press 

-  Course material  (Bucciarelli, Lattanzi)

- R. Green, Sperical Astronomy, Cambridge University Press

-J. Binney and M. Merryfield, Galactic Astronomy, Princeton University Press



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Orario lezioni

GiorniOreAula
Lunedì9:00 - 11:00Aula Verde Dipartimento di Fisica
Mercoledì14:00 - 16:00Aula Verde Dipartimento di Fisica

Lezioni: dal 13/01/2020 al 13/03/2020

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Note

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Ultimo aggiornamento: 25/01/2018 09:15