Úvod do radioastronomie

Sylabus

Úvod do radioastronomie: Vymezení oboru. Jaký druh informací nám radioastronomie přináší - příklady z různých odvětví astronomie a astrofyziky od asteroidů po aktivní galaxie. Základní radioastronomické veličiny - radiový tok, jas, jasová teplota, polarizace.

Emisní mechanismy: Brehmsstrahlung, gyro-synchrotronové záření, plazmová emise, záření molekul a atomů v radiovém oboru. Stimulovaná emise a masery. Další (pekuliární) netermální mechanismy.

Antény a anténní soustavy. Radiometrické těleso, zisk a anténní apertura. Detektory radiové emise od (sub)mm po metrové vlny. Směšovače - princip heterodynního příjmu.

Neideální efekty v radioastronomických měřeních: Vliv antény, detekční soustavy a atmosféry na měření; rušení signálu. Kalibrace radiových měření - obecný úvod. Signál vs. šum. Mezní citlivost přístroje.

Radioastronomické metody (přehledově): Radiometrie, polarimetrie, zobrazování s jednou anténou, spektroskopie, interferometrie. Metody interferometrických pozorování: Řídké anténní řady a fázovaná pole, aperturní syntéza, VLBI. „Aktivní“ radioastronomie - radarová měření meteorů a asteroidů.

Radiová spektroskopie: Principy, metody a příklady využití. Dynamická spektra radiové emise Slunce - diagnostika rychlých plazmových procesů ve slunečních erupcích. Kalibrace spektroskopických dat.

Moderní radiová interferometrie - aperturní syntéza: Principy a využití. Kalibrace interferometrických měření. Interferometrické zobrazování: surová a vyčištěná radiová mapa, nejmenší a největší zobrazitelná škála, regridování, váhování, metody čištění obrazu.

Kombinovaná pozorování s frekvenčním i prostorovým rozlišením (Frequency-Agile Arrays) - příklady. Kalibrace a syntéza multifrekvenčních interferometrických dat - multifrekvenční syntéza (MFS).

Moderní radioastronomické observatoře - stručný přehled kapacit a parametrů: LOFAR, ALMA, MUSER, SKA.

Praktické ukázky I: Jak získat data z moderní radiové observatoře - příklad pro observatoř ALMA. Návrh na pozorování: Fáze I a II. ALMA Observing Tool - nástroj na přípravu pozorování. Odhad očekávaných parametrů napozorovaných dat s pomocí simulačních nástrojů v SW balíku CASA. Jak získat podporu pro svůj projekt - systém regionálních center ALMA (ARC) jako podpůrná infrastruktura spojující uživatelskou komunitu s observatoří ALMA.

Praktické ukázky II: Kalibrace, syntéza (zobrazení) a analýza napozorovaných dat: Seznámení se SW balíkem CASA, příklady pro data z observatoře ALMA.

Anotace

Radioastronomie (v širším smyslu) je soubor metod vzdálené diagnostiky astrofyzikálních objektů s využitím elektromagnetického záření v oblasti vlnových délek od zlomků milimetru po stovky metrů. Jde o poměrně mladý (cca 80 let) obor astronomie, který nyní díky bezprecedentnímu pokroku digitální techniky zažívá bouřlivý rozvoj, jak o tom svědčí nově vybudované (ALMA, LOFAR) nebo plánované (SKA) obří observatoře.

Cílem přednášky je seznámit posluchače se základními principy radioastronomických metod a s jejich využitím pro diagnostiku vesmírné látky a procesů v ní probíhajících.