Telescoop: optica die licht vergaart in een focus. Detector: registreert, meet de flux. Zeer verschillende technieken voor verschillende golflengtes

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Telescoop: optica die licht vergaart in een focus. Detector: registreert, meet de flux. Zeer verschillende technieken voor verschillende golflengtes"

Hans Janssens
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Telescopen en detectors Telescoop: optica die licht vergaart in een focus Hoe groter, hoe gevoeliger Detector: registreert, meet de flux Hoge efficientie, lage ruis belangrijk Zeer verschillende technieken voor verschillende golflengtes

registreert, meet de flux Hoge efficientie, lage ruis

2 Simpelste telescoop: 1 lens of spiegel Truc: Richting punt in beeldvlak

3 Resolutie Licht is een golf! diffractie Geen perfect focus Berekening van de diffractie-limiet Spiegeldiameter D 1 Brandpuntsafstand F x θ=x/f diffractie 2 Door diffractie komt er ook licht naast de as, bv. op afstand x<<d Verschil in afgelegde afstand tussen 1 en 2 (voor x<<d<<f) : δl= (F 2 +(D/2+x) 2 ) 1/2 (F 2 +(D/2-x) 2 ) 1/2 ' Dx/F' Dθ

$Brandpuntsafstand F x θ=x/f diffractie 2 Door diffractie komt er ook licht naast de$

4 Resolutie Licht is een golf! diffractie Geen perfect focus Berekening van de diffractie-limiet Spiegeldiameter D 1 Brandpuntsafstand F x θ 2 Verschil in afgelegde afstand tussen 1 en 2: Wanneer δl=dθ=λ/2, is er destructieve interferentie Dus scherpste hoek die kan worden opgelost is ~ λ/d θ=λ/2d θ

Spiegeldiameter D 1 Brandpuntsafstand F x θ 2 Verschil in afgelegde

5 Diffractie-limiet Oog: 500nm/1mm ~ 1/2000 rad ~ cm telescoop: m telescoop: m telescoop, 2µ m (IR): m radiotelescoop, 10cm: km radiotelescoop, 10cm: 1.0 λ/d (optisch licht: atmosfeer vertroebelt tot ~ 1 ) (1rad = 57 ± =206,265 )

6 Interferometrie Bij lange golflengtes, manier om resolutie te verbeteren. Gecombineerde intensiteit vanuit twee telescopen die afstand D van elkaar staan! diffractielimiet λ/d (zelfs als de telescopen zelf veel kleiner dan D zijn) (Effectief bouw je de Fourier transformatie van het beeld op.) Limiet voor 10-cm radiostralen: aarde s D=10,000km, λ/d=10-8! (milli- )

$diffractielimiet λ/d (zelfs als de telescopen zelf veel kleiner dan D zijn) (Effectief bouw$

7 De atmosfeer Absorbeert UV, Roentgen, deel van IR ruimte N, O O 3 ruimte waterdamp ionosfeer Ga hoog+droog

8 Detectors Optisch: Fotografie ~ 1% gevoeligheid CCD s (digitale camera s) >90% gevoelig! Werken tot enkele µ m golflengte Principe: Si kristal waarin electronen kunnen worden vrijgemaakt door aanslag met een foton Electrische velden houden electronen binnen pixels Na belichting meet je hoeveel stroom er uit elke pixel komt! aantal electronen! aantal fotonen OmegaCAM

vrijgemaakt door aanslag met een foton Electrische velden houden electronen binnen pixels

9 IR: soort CCD s; Detectors bolometers (meten warmte) Groot probleem: straling van de instrumenten (300K! 10µ m) Boven de atmosfeer veel beter: Het is er koud Geen absorptie door water Nadeel: resolutie satellieten zijn klein! Bv James Webb Space Telescoop: 6.5m spiegel, λ = 20 µ m: 1 resolutie

10µ m) Boven de atmosfeer veel beter: Het is er koud Geen absorptie door

10 (sub-)mm radio Detectors Heterodyne ontvangers Koud, hoog (warmtestraling 300K; waterabsorptie) ALMA project

11 Radio: antennes Detectors Meet rechtstreeks electromagnetisch veld Raleigh-Jeans deel van spectrum! helderheidstemperatuur Interferometrie onontbeerlijk Sterke traditie in Nederland LOFAR project (m golven) Grootste probleem: Ruis (TV, radio, gsm)

helderheidstemperatuur Interferometrie onontbeerlijk Sterke

12 Detectors Roentgen, γ: CCD s; geigertellers Moet vanuit de ruimte Weinig fotonen, maar veel energie Detectors meten ook energie/foton Telescopen moeilijk te maken: fotonen reflecteren niet graag (reageren liever) Gecodeerde maskers Lage-hoek reflectie

energie/foton Telescopen moeilijk te maken: fotonen

13 Wat zie je bij welke golflengte? Radio Vrije electronen (synchrotron straling) Heet geionizeerd gas, bv rond zwarte gaten Spectraallijnen van neutraal H (21cm) Sub-mm Warm stof (~100K) (stervorming) Moleculaire lijnen Infrarood Heet stof, koude sterren (geen absorptie!) Optisch Steratmosferen Atomaire lijnen Ultraviolet Hete sterren Lyman lijnen Roentgen, γ Heet gas (>10 6 K)

Spectraallijnen van neutraal H (21cm) Sub-mm Warm stof (~100K) (stervorming) Moleculaire

14 Melkweg γ X opt near-ir mid-ir far-ir radio HI Zie

15 Kosmische straling (deeltjes) Geladen deeltjes Erg hoge energien (tot 100 J!) Acceleratiemechanisme onbekend Weinig richtinginformatie: deeltjes worden afgebogen door magneetvelden Interessant voor deeltjesfysica--- miljoenen malen hogere energie dan in aardse versnellers

16 Gravitatiegolven Verstoring van ruimte-tijd Detecteerbaar als een vervorming van een ring of bol Typische grootte 1: 10 21! Bronnen: versmelten van dubbelsterren Supernovae Bv. hier in Leiden: Mini-GRAIL

Vergelijkbare documenten

Astronomische Technieken Hovo Cursus Prof.dr. Paul Groot (RU) Dr. Gijs Nelemans (RU)

Astronomische Technieken Hovo Cursus 2010 Prof.dr. Paul Groot (RU) Dr. Gijs Nelemans (RU) Opbouw van de cursus 15/3: 22/3: 12/4: 19/4: 26/4: 3/5: - Berichten uit de ruimte - Ontvangers op Aarde Paul Groot