CONTINGUTS TERICS

1. L'OBSERVACI ASTRONMICA

L'atmosfera terrestre. Qualitat de les imatges. Resoluci espacial, temporal i

espectral.

2. TELESCOPIS PTICS I RADIOTELESCOPIS

Formaci de la imatge. Tipus de telescopis. Suports. Interferometria.

3. DETECTORS

Caracterstiques generals. Sensibilitat espectral i eficincia quntica.

Fotmetres i espectrmetres. Cmeres CCD.

Galileo Galilei

Sidereus Nuntius

- Es considera lorigen de

lastronoma moderna

- Primer tractat cientfic

basat en observacions

amb telescopi

Meteorits: Comp. Qumica, cristalografa, formaci sist. solar

Raigs csmics: Electrons, nuclis, protons fenmens alta energa

In situ: Lluna, Mart, Venus, Jpiter Sup. Atmosf.

Radar: Lluna, Venus, Satl.lits Jpites i Saturn Mapas, Nvols, Oceans, etc

Fotons: estrelles, galxies,

Neutrins: Nuclis estel.lars

Ones gravitacionals Col.lapse objectes massius, espai

Des de lespai satllits artificials

Ull hum

Antenes

visible Near-IR

2MASS

Mid-IR

ISO

Galactic center

Visible

Blue stars, dust

Near IR

Red stars (dwarfs, giants)

Condicionants:

Latmosfera terrestre

1. Finestres dobservaci 2. Extinci atmosfrica

3. Emissi a capes altes

4. Refracci atmosfrica

5. Centelleig, escintillaci

6. seeing

Procs observaci

1. Soroll del senyal

2. Soroll de la detecci

78 % N2 21% O2 0,9% Ar 0,04% CO2 H2O, O3, ...

Equilibri radiatiu

ionosfera

Finestres dobservaci, extinci atmosfrica

Vapor aigua: contingut: masa H2O/masa aire

Distribuci: f(latitud, alada, temps)

Oz (O3): 15 -50 km altitud

Ions: O2 (per acci de la rad. ultraviolat)

Absorci: Total (finestres obs. a una certa alada)

Parcial: modificaci del espectre observat

lnies tel.lriques als espectres P.ex dO2 (760,710,656 nm)

Brillantor superficial fons de cel

Brillantor al visible

Cerro Tololo, Xile

Depen del lloc, fase de la Lluna (ms per a U que per a I)

Calar Alto. Lnies al visible. Contaminaci.

Comparaci amb Kitt Peak (taronja)

El cel al Infraroig

Emissi nocturna (airglow): recombinaci

Emissi trmica: atmosfera gas en ETL, a Tmed~ 250 K

L M N Q

(m) 3.4 5.0 10.2 21.0

mag/arcsec-2 8.1 2.0 -2.1 -5.8

Contribucions al cel nocturn

- Airglow: Luminiscncia nocturna del cel. Llum emesa per toms i

mol.lcules de lalta atmosfera excitats per la radiaci solar UV durant el dia. Depen de lactivitat solar

OI 5577/6300/6363 (com a les aurores)

NaD 5890/6

OH Bandas vibro-rotacionales de Meinel (a R i IR)

O2 8645 O2 bandas de Herzberg

Luminiscncia alta atmosfera:

- Ly geocoronal (en satlites) - Indudes pel propi satl.lit

Contribucions al cel nocturn

- Lluna: espectre solar reflexat per la Lluna

- Llum zodiacal: llum solar difosa per pols interplanetria

- Radiaci estelar : difosa per pols interstel.lar

- Aurores

- Contaminaci lumnica

Refracci

Refracci astronmica

- Posici aparent desplaada cap amunt

- Afecta al apuntat i seguiment dels

telescopis

Zr

Zr

Zap

R= Zreal Zaparent

R al znit = 0

Rmax= horitz

- Augmenta amb Z

- Depen del index de refracci

que es funci de

Fronts dona pertorbats

Capes turbulentes a

latmosfera

Front dona pla dun objecte molt distant

Canvis en la direcci i la intensitat

Refracci: canvis en la direcci

Absorci: canvis en la intensitat

Soroll de la refracci: seeing

Soroll de la intensitat: centelleig

Massa daire X secz

Zenith = 1

Extinci atmosfrica:

Deguda a difusi Rayleigh per molcules del aire

Depen de la longitud dona, es proporcional a -4

m(X) = m0 + k X

K: coef. extinci (canvia amb lloc, temps, )

Seeing:

desplaament aleatori de la imatge

Apertures petites: moviment imatge (es seleccionen moltes direccions)

Apertures grans: menys direccions, es veuen els canvis dintensitat. Imatge borrosa

Valors de seeing. Llocs

Formaci Seeing: capa terra, seeing cpula

Centelleig:

Apreciable a ull un

Decreix si augmenta el dimetre

Exposicions curtes (~10 ms)

Exposicions llargues

0.8 1.3 2.0 3.2 5.0

Generaci de seeing

Alta atmosfera: turbulncia entre 5-10 km

Atmosfera Local: Moviment del aire al voltant de

lobservatori.

Capa ms baixa: Ground-layer

Seeing de cpula: convecci interna, diferncies

interna-externa

CAHA. 160912

CAHA

- El front dones, en passar per la zona de turbulncia es trenca en troos de tamany r0 (parmetre de Fried)

- r0 s la longitud de coherncia

- r0 gran => millors condicions

Cn2= constante relacionada amb la

distribuci del index de refracci

- r0 creix amb - r0 decreix amb z (distncia zenital)

Mt. Graham. Ground layer

Efectes de la turbulncia

- Si el telescopi es petit, D r0 , es formen imatges individuals (speckels) que es belluguen

- Si el telescopi es gran, D> r0, es formen

molts speckles a lhora, cada un dells correspon a una part del front dones trencat.

- Cada un es el disk dAiry que correspon al dimetre r0, i per tant = 1.22 / r0

- Disc de seeing: envolvent dels speckels

06 @ 0.5 m r0(2.2) = 1.18

04 @ 2.2 m

El seeing es inv. prop. al parmetre de Fried

Mesura del seeing

- FWHM: mesura del disc omplert pel moviment de la imatge

- Fried parameter r0: mesura el tamany de les cel.lules de

turbulencia (10-20 cm) als millors llocs.

Telescopis de dimetre < r0 la resoluci ve donada per la difracci

Telescopis de dimetre > r0 la resoluci ve donada per latmosfera

- t0: temps caracterstic de la turbulncia

- r0 i t0 son importants en ptica adaptativa. Donen la separaci entre actuadors i el

temps de correcci

Mesura del seeing

- El perfil C2n: mesura el tamany de la turbulncia en funci de lalada.

- El perfil C2n es pot determinar experimentalment (SCIDAR, MASS)

- El seeing es pot mesurar amb els DIMM (Differential Image Monitor):

Compara les posiciones de dos imatges de la mateixa estrella obtingudes a traves

de dos pupiles.

- Tcniques de Lucky Imaging

Limitaci pel seeing

HST: 2,5 m WIYN: 3,5 m

M80, NGC6093, a Sco

Contaminaci lumnica

abans ara

Plaa del Sol (Grcia) Vila Olmpica

Passeig de Grcia Passeig de Grcia

Llocs dobservaci

- Alada

- Baix contingut de vapor daigua - Aire en rgim laminar (Xile, Canries, Hawai, Namibia)

Espanya: Canries, Sierra Nevada, Filabres

- Nuvolositat, vent, precipitaci (pluja, neu)

- seeing promig b (estabilitat de capes)

CAHA

Evoluci del seeing a Paranal (1985-2010)

DIMM-FORS2 2004-06

-Discrepancies degudes a turbulncia en la capa lmit

- canvi de seeing capa lmit degut a canvi vents dominants (efecte climtic)

Instrumentaci astronmica

Objectiu: Estudi de la radiaci electromagntica

El procs dobservaci consisteix en:

- Recollir radiaci (col.lector)

- Seleccionar el que ens interessa .

- Detecci i mesura (detectors)

- Reducci i standaritzaci dades

Cada observaci es caracteritza per:

- Resoluci espectral: rang de longituds dona que podem distingir Alta resoluci, baixa resol.

- Resoluci angular (espacial): diferncia de posicions que distingim

depen de la tcnica, p.ex. VLBI: 0001

- Resoluci temporal: precisi amb que es pot mesurar linstant dobservaci de milisec, a des

En general, lobjectiu ltim de les tcniques observacionals es millorar les tres resolucions menys fotons disponibles

Telescopis mes grans, detectors ms sensibles