- Oggetto:
- Oggetto:
Laboratorio di Astrofisica
- Oggetto:
Astrophysics Laboratory
- Oggetto:
Anno accademico 2021/2022
- Codice dell'attività didattica
- FIS0023
- Docenti
- Prof. Francesco Massaro (Titolare del corso)
Dott. Alessandro Bemporad (Esercitatore) - Corso di studi
- 008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Fisica Teorica
- Anno
- 1° anno
- Periodo didattico
- Secondo semestre
- Tipologia
- D=A scelta dello studente
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD dell'attività didattica
- FIS/01 - fisica sperimentale
- Modalità di erogazione
- Tradizionale
- Lingua di insegnamento
- Italiano
- Modalità di frequenza
- Facoltativa
- Tipologia d'esame
- Orale
- Prerequisiti
-
- Propedeutico a
-
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
- Tecniche di rivelazione della radiazione elettromagnetica.
- Fotometria.
- Spettroscopia.
- Polarimetria.
- Rivelatori per astronomia in banda radio, infrarossa, visibile, X e gamma.
Tecniche di astrostatistica per utilizzo di cataloghi astronomici.
- Astronomical techniques to detect electromagnetic radiation.
- Photometry.
- Spettroscopy.
- Polarimetry.
- Detectors for radio, infrared, optical, X-ray and gamma-ray astronomy.
Astrostatistics techniques to use astronomical catalogs.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Conoscenze teoriche su
- Osservazione da terra di sorgenti astrofisiche.
- Osservazione con satelliti di sorgenti astrofisiche.
- Telescopi e missioni spaziali.
- Strumentazione astronomica e rivelatori.
- Data mining astronomico per l'utilizzo di dati di cataloghi.
Conoscenze sperimentali (laboratorio) su
- Riduzione ed analisi di dati acquisiti con i satelliti Chandra e/o SWIFT, Solar B.
- Studio del problema dell'associazione delle sorgenti astrofisiche.
Theoretical knowledge on
To be translated
Experimental knowledge (laboratory) on
To be translated
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
Le modalità d'insegnamento del corso consistono in
- lezioni di teoria: gli argomenti del programma sono illustrati in aula con l'ausilio di una presentazione per le immagini che sono difficilmente riproducibili.
- esperienze di laboratorio: sono previsti 2-3 esperimenti. Le/Gli studentesse/i, divise/i in piccoli gruppi prepareranno una relazione con la descrizione delle procedure seguite ed i risultati ottenuti per almeno 2 esperienze di laboratorio.
To be translated
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
La verifica dell'apprendimento avverrà tramite i seguenti 3 passi:
- Valutazione della relazione dell'esperienza di laboratorio (max 4 pagine).
- Presentazione relativa alla descrizione della strumentazione di un telescopio/satellite a scelta (max 10 slides).
- Interrogazione orale sugli argomenti svolti nel programma (~4 argomenti per esame).
To be translated
- Oggetto:
Attività di supporto
Personale docente dell'Osservatorio Astronomico di Torino e del Dipartimento di Fisica.
Teaching assistants of the Osservatorio Astronomico di Torino e del Dipartimento di Fisica.
- Oggetto:
Programma
Argomenti delle lezioni
-
Sistemi di coordinate celesti (Alt-Azimutale, equatoriale, coordinate galattiche). Calcolo della separazione angolare. Modello di atmosfera istoerma e politropica. Assorbimento atmosferico. Attenuazione delle onde elettromagnetiche nelle bande infrarossa, visibile ed ultravioletta. Assorbimento della radiazione e legge di Lambert-Bouguet-Beer. Airmass assoluta e relativa. Calcolo airmass nel caso di geometria piana e con curvatura terrestre. Relazione airmass-magnitudine. Diffusione della radiazione (Rayleigh, Mie). Estinzione ed arrossamento.
- Richiami di ottica geometrica: riflessione e rifrazione, principio di Fermat, legge della riflessione e Legge di Snell. Rifrazione atmosferica e deviazione angolare. Legge di Gladstone - Dale. Dispersione atmosferica, Scintillazione, Estinzione, Emissione e Turbolenza. Effetti atmosferici su scale macro, meso e micro e turbolenza Atmosferica.
-
Seeing Astronomico ed speckle imaging. Parametro di struttura dell'indice di rifrazione. Parametro di Fried, angolo isoplanatico, tempo di coerenza. Rapporto di Strehl ed Approssimazione di Marechal. Ottiche adattive.
-
Richiami di ottica geometrica: diottro sferico ed approssimazione parassiale (o di Gauss), specchio sferico concavo. Coniche e Quadriche in astronomica. Aberrazioni. Specchio concavo e calcolo lunghezza focale. Aberrazione sferica longitudinale e trasversa. Aberrazioni geometriche (monocromatiche) e teoria di Siedel del III ordine. Aberrazione Sferica, Coma, Astigmatismo, Curvatura di Campo, Distorsione. Spot diagrams. Aberrazione cromatica.
-
Telescopi. Montature: equatoriale ed alt-azimutale. Telescopi rifrattori, riflettori e catadiottrici. Apertura, lunghezza focale, rapporto focale, campo di vista. Configurazioni: primario, newtoniano, Cassegrain, Nasmyth o Coudè. Varianti della configurazione Cassegrain (Gregoriano, Dell-Kirkham, Ritchey-Chrétien) e camera Schmidt.
-
Richiami su effetto fotoelettrico. Sezione d'urto per effetto fotoelettrico. Fotoionizazione, fluorescenza, effetto Auger ed elettroni Coster-Kronig. Charge Coupled Devices (CCDs). Struttura del condensatore MOS (Metal Oxide Semiconductor) e funzionamento. Smearing e binning delle immagini. Caratteristiche di un CCD. Campionamento e risoluzione angolare. Signal to Noise ratio (SNR). Shot, Sky, Read and Dark noise. Formula per il calcolo del tempo di esposizione. Point Spread Function. Profilo della Point Spread Function: King, gaussiano, Moffat . Definizione di Modulation Transfer Function (MTF). PSF wings ed aureole. Rapporto di Strehl ed Approssimazione di Marechal.
-
Analisi delle immagini. Guadagno del CCD. Bias frame, dark frame and flat field corrections. Incertezza del segnale corretto per bias e flat field. Incertezza sul segnale della sorgente. Casi limite: photon noise limited - Sky limited - RN limited. Fotometria di apertura e fotometria con PSF fitting.
-
Rumore. Funzione di Autocorrelazione. Random walk. Moto browniano ed equazione di Langevin. Rumore Johnson. Rumore di temperatura. Shot noise e rumore di generazione-ricombinazione. Rumore Flicker. Rumore di origine fondamentale negli amplificatori. Rumore fotometrico/fotonico.
-
Spettroscopia. Richiami sulla diffrazione di Fraunhofer da singola fendiura. Richiami su diffrazione da apertura circolare e Criterio di Rayleigh. Richiami sulla diffrazione di Fraunhofer da doppia fendiura. Reticolo di Diffrazione. Dispersione angolare. Potere risolutivo ed intervallo spettrale libero. Reticoli a riflessione. Blazing dei reticoli a riflessione. Monocromatore a reticolo. Reticoli a Echelle. Elementi principali di uno spettrografo. Calcolo potere risolutivo. Osservazioni all'angolo parallattico. Plat scale di un telescopio. Throughput o etendue o accettanza/rapidità ottica. Progettare uno spettrometro. Grismi. Multi-slit spectrographs. Integrated field spectrographs. Spettroscopia a raggi X.
-
Richiami interazione radiazione materia - elettroni. Richiami collisioni elastiche ed anelastiche. Richiami sulla radiazione di bremsstrahlung, radiazione Cherenkov, effetto Compton, produzione di coppie elettrone-positrone. Sciami elettromagnetici. Modello di Heitler. Telescopi per astronomia a raggi gamma: Cherenkov. Sviluppo trasversale dello sciame elettromagnetico. Sviluppo longitudinale dello sciame elettromagnetico. Calcolo energia critica. Richiami Fotomoltiplicatore. Funzionamento del telescopio pair tracking. Anticoincidenza. Calorimetri. Telescopi Compton.
-
Polarizzazione. Meccanismi di polarizzazione in astrofisica. Stati di polarizzazione di un'onda elettromagnetica. Parametri di Stokes. Misura della polarizzazione. Minimum Detectable Polarization. Polarizzazione per effetto fotoelettrico e per diffusione Thomson e Compton.
-
Surveys, cataloghi e database astronomici. Distribuzione spaziale delle sorgenti e proiezioni.Incertezza posizionale e associazione. Metodo delal massima verosimiglianza per associazione delle sorgenti. Conteggi di sorgenti e logN-logS.
Esperimenti di laboratorio
- Riduzione ed analisi dati di radio galassie ed ammassi di galassie acquisiti con i satelliti Chandra e/o SWIFT.
- Analisi dati plamsa coronale di un brillamento solare acquisiti con Solar B.
- Studio del problema dell'associazione delle sorgenti astrofisiche.
Classroom topics
To be translated
Laboratory experiments
To be translated
-
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
- Appunti delle lezioni.
- Testi consigliati:
[1] "Astronomy Methods" H. Bradt
[2] "High Energy Astrophysics" M. S. Longair- Testi consigliati per consultazione:
[3] "Observational Astrophysics" P. Lena, D. Rouan, F. Lebrun, F. Mignard, D. Pelat
[4] "Radiation Detection and Measurement" G. F. Knoll
[5] "Astrophysical Techniques" C. R. Kitchin[6] "Classical Electrodynamics" J. D. Jackson
[7] "Radiative processes in astrophysics" G. B. Rybicki & A. Lightman[8] "Observational Astrophysics" J. Bleeker
[9] "Astronomy_Principles&Practice" A. E. Roy & D. Clarke[10] "Handbook of CCD astronomy" S. B. Howell
[11] "An Introduction to Astronomical Photometry Using CCDs" W. Romanishin- Ulteriori testi suggeriti per approfondimento:
[12] "Reflecting Telescopes Optics I" R. N. Wilson
[13] "Astronomical Image and Data Analysis" J. L. Stark & F. Murtagh- Materiale distribuito per gli esperimenti.
- Lecture notes
-
[1] "Astronomy Methods" H. Bradt
[2] "High Energy Astrophysics" M. S. Longair -
Additional text books for specific arguments.
[3] "Observational Astrophysics" P. Lena, D. Rouan, F. Lebrun, F. Mignard, D. Pelat
[4] "Radiation Detection and Measurement" G. F. Knoll
[5] "Astrophysical Techniques" C. R. Kitchin[6] "Classical Electrodynamics" J. D. Jackson
[7] "Radiative processes in astrophysics" G. B. Rybicki & A. Lightman[8] "Observational Astrophysics" J. Bleeker
[9] "Astronomy_Principles&Practice" A. E. Roy & D. Clarke[10] "Handbook of CCD astronomy" S. B. Howell
[11] "An Introduction to Astronomical Photometry Using CCDs" W. Romanishin -
Additional suggested
[12] "Reflecting Telescopes Optics I" R. N. Wilson
[13] "Astronomical Image and Data Analysis" J. L. Stark & F. Murtagh -
Material provided for the experiments
- Oggetto:
Note
Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata.
- Link Webex lezioni
LEZIONE DEL LUNEDÌ
https://unito.webex.com/unito/j.php?MTID=m4c73af503507f429234bf36e0d081dadLEZIONE DEL MERCOLEDÌ
https://unito.webex.com/unito/j.php?MTID=m29325947d90258ebbaf9e16a5992b7c2ESPERIENZE DI LABORATORIO
per il giorno 11.04.2022
https://unito.webex.com/unito/j.php?MTID=mddb45809e2ac5c0a66217fdf436de14eper i giorni 02.05.2022 - 09.05.2022 - 16.05.2022 - 23.05.2022
https://unito.webex.com/unito/j.php?MTID=m8ee9eb10e0743bab7d4a20200721aac8- Orario lezioni
Lunedì ore 11-13 dal 04.04.2022
Mercoledì ore 14-16 dal 06.04.2022
Esperienze di laboratorio ore 14-18 nei giorni: 11.04.2022 -02.05.2022 - 09.05.2022 - 16.05.2022 - 23.05.2022
No mandatory prerequisites. Attendance at the course is not mandatory, but strongly reccomended.
- Webex link for all lessons
MONDAY LESSON
https://unito.webex.com/unito/j.php?MTID=m4c73af503507f429234bf36e0d081dadWEDNESDAY LESSON
https://unito.webex.com/unito/j.php?MTID=m29325947d90258ebbaf9e16a5992b7c2LABORATORY on 11.04.2022
https://unito.webex.com/unito/j.php?MTID=mddb45809e2ac5c0a66217fdf436de14eLABORATORY on 02.05.2022 - 09.05.2022 - 16.05.2022 - 23.05.2022
https://unito.webex.com/unito/j.php?MTID=m8ee9eb10e0743bab7d4a20200721aac8- Lesson calendar
Monday at 11-13 starting on 04.04.2022
Wednesday at 14-16 starting on 06.04.2022
Laboratry at 14-18 on: 11.04.2022 -02.05.2022 - 09.05.2022 - 16.05.2022 - 23.05.2022
- Oggetto: