Radioastronomie Radioteleskopy Radiointerferometrie

Prezentace na téma: "Radioastronomie Radioteleskopy Radiointerferometrie"— Transkript prezentace:

1 Radioastronomie Radioteleskopy Radiointerferometrie

2 Úvodní poznámky 1931 – Karl Jansky (Bellovy laboratoře), vývoj transatlantické bezdrátové komunikace, na 14,6 m (20,5 MHz) pozoroval rádiové zdroje z vesmíru (jádro Galaxie), 1937 – Grote Reber navázal na Janského, pozoroval na 1,87 m (160 Hz), II. světová válka – rychlý vývoj elektrotechniky pro rádiovou komunikaci (radar ...), zdrojem radiových signálů jsou netermické zdroje (pulsary, quasary, reliktní záření)

3 Rádiové okno Spodní mez Horní mez
Zemská atmosféra je velmi dobře propustná v rozsahu 0,3 mm (1,5 THz) – 20 m (15 THz) Spodní mez rotační absorpční spektrum molekul v troposféře (0-11 km), H2O (1,35 cm), O2 ( silné absorpční čáry v základním elektronovém stavu na 5 mm) Horní mez absorpce volnými elektrony v ionosféře (frekvenční mez plazmy), závisí na hustotě elektronů a mění se v průběhu dne, podle sluneční aktivity + lidské zdroje (GSM apod.)

4 Vliv Atmosféry Parciální tlak plynu Refrakční vlivy
v oblasti cm a mm vlivy absorpční v troposféře, mraky a pára rozptylují a pohlcují na 6 GHz (1,5 dB), při zenitu pokles o 0,2 dB, při vyšších frekvencích absorpce roste (vodní páry), ozon (67,36 GHz a výše), využití při radiodetekci přítomnosti vody v Atmosféře na 183 GHz, ve výškách blízkých hladině moře se používá radar 22,235 GHz (meteorologické radary) Parciální tlak plynu pro suchý plyn (N2 + O2) H ~ 8 km, pro vodní páry H ~ 2 km (pokles na 1/e=37% tlaku na hladině moře) pozemní observatoře má smysl stavět ve výškách h>H(voda), čili nad 3 km. Refrakční vlivy vliv změny indexu lomu v Atmosféře

5 Zářivý výkon a jas Radiační přenos Termodynamická rovnováha
infinitezimální zářivý výkon jednotka zářivého jasu celkový zářivý tok Radiační přenos Termodynamická rovnováha

6 Rádiová interferometrie
Rozlišení teleskopu FWHP úhlový obraz radioteleskopu úhlový obraz inteferometru (D) úhlový obraz inteferometru (2D)

7 Rádiová interferometrie
korelační interferometr korelační funkce osciluje s posunem t (rotace Země) Prostorová odezva inteferometru – funkce visibility Fourierovou transformací lze získat Iv – aperturní syntéza

8 První radioteleskopy Janského radioteleskop (1931)
dipólová anténa, wl=14,6 m (20,5 MHz) průzkum mléčné dráhy Reberův radioteleskop (1937) D=9 m, wl=1,87 m (160 MHz) průzkum mléčné dráhy

9 Radioteleskop Arecibo (1963)
D=305 m, 2,38 GHz, 430 MHz a 47 MHz (radary) průzkum Sluneční soustavy (oběžná doba Merkuru), frekvence pulsaru v Krabí mlhovině (33 ms) – neutronová hvězda, binární pulsar, milisekundový pulsar (PSR B ), obraz asteroidu 4769 Castalia, v roce 2008 objev methaniminu (HN=CH2) a kyseliny kyanovodíkové (HCN) v galaxii Arp 220 (77 Mpc)

10 Very Large Array (1970) pole 27 antén (D=25 m), wl=0, cm (50 GHz – 74 MHz), Nové Mexico USA, 351 různých základen (kombinace mezi anténami), rotlišení 0,2“ (wl=0,2 cm) objevy radio-galaxií, quasarů, pulsarů, zbytky supernov, gamma záblesky, studium rádiové emise hvězd, Slunce a planet, kosmické masery, černé díry, vodíková mračna, v roce 1989 VLA zajišťovalo komunikaci s Voyagerem 2 při jeho průletu Neptunem.

11 Very Long Baseline Array (1986)
soustava teleskopů roztroušené po celé Zemi, D=25 m, wl=3 mm – 28 cm (96 GHz – 1,2 GHz), nejdelší základna B=8611 km, pseudo-RT zpracování, zaznamenává se GPS čas místo přímého propojení kabely

12 Atacama Large Milimeter Array (2003)
Atacama, Chile, 66 teleskopů, D=17 a 7 m, wl=0,3 - 9,6 mm, rozlišení 0,010“ pohyblivé základny B=150 m – 16 km, 2011 – testovaní na galaxii Tykadla (souhvězdí Havrana), objev chladného plynu

13 Spektr-R (2011) vesmírný satelit (v perigeu km, v apogeu km), rozlišení 10-6“ ve spojení s pozemními teleskopy (nejdelší základna cca km), wl=1,35–6,0 a 18,0 a 92,0 cm, 1000x lepší rozlišení než Hubbleův teleskop

14 Rozložení radioteleskopů
Afrika: 6x Severní Amerika: 24x Jižní Amerika: 11 x Asie: 10x Evropa: 39x Austrálie: 8x Antarktida: 2x Oceánie: 5x Celkem: 105x + 3x na oběžné dráze kolem Země (Spektr-R, Zond 3, HALCA)