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Fundamentos de astrofisica, para comenzar
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Fundamentos de Astrofsica observacional
Yago Ascasibar (Modulo 15, despacho 506)
Astrofsica y CosmologaGrado en Fsica (4o curso)
Astrofsica y Cosmologa Fundamentos de Astrofsica observacional
Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
1 Astronoma de posicion
2 Teora de la radiacionConceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
3 Instrumentacion astronomica
Astrofsica y Cosmologa Fundamentos de Astrofsica observacional
Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Astronoma de posicion
Astrofsica y Cosmologa Fundamentos de Astrofsica observacional
Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
La esfera celeste
Coordenadas
Angulo polar
Angulo acimutal
Sistema de referencia
Eje polar
Punto de referencia
Sentido de giro
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
La esfera celeste
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Coordenadas horizontales
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Coordenadas horarias
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Coordenadas ecuatoriales
LST + h
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Tiempo sidereo
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Coordenadas eclpticas
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Coordenadas galacticas
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Coordenadas galacticas
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Coordenadas supergalacticas
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Movimientos celestes
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Precesion
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Paralaje
1 pc 3,0856776 1016 m
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Aberracion
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Refraccion
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Movimiento propio
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Teora de la radiacion
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
El espectro electromagnetico
E = h = hc kT mpv21 eV h 105 GHz hc
104 A hc
1 m k 104 K 0,6mp(10 km/s)2
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
El espectro electromagnetico
E = h = hc kT mpv21 eV h 105 GHz hc
104 A hc
1 m k 104 K 0,6mp(10 km/s)2
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Fuentes puntuales
Luminosidad bolometrica
L =dE
dt[erg/s]
Luminosidad especfica
L =dE
dt d[erg/s/Hz]
L =dE
dt d[erg/s/A]
Flujo
F =dE
dt dA=
L
4piD2[erg/s/cm2]
Distribucion espectral de energa (SED)
F =dE
dt dAd[erg/s/cm2/Hz]
F =dE
dt dAd[erg/s/cm2/A]
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Fuentes extensas
Intensidad especfica(brillo superficial)
dE = I cos dA d dt
[erg/s/Hz/cm2/sr]
Densidad de energa
u =4pic J
Presion de radiacion
P =
Ic cos
2 d
Intensidad media
J =1
4pi
I d
Flujo
F =I cos d
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Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Transporte radiativo
Ecuacion del transporte
dIds
= j I
dId
= S I
Coef. emision: j = jsp + jin + jscjin
I
d4pi J
jsc sc I
d4pi J
Emisividad e.: j =
Funcion fuente: S =j
Coef. extincion: = ab + sc
Opacidad e.: =
Prof. optica: = ds
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Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Procesos de absorcion y emision
Transiciones cuanticas
Ligado-ligado
(des)excitacion
Ligado-libre
ionizacion/recombinaciondisociacion/formacion
Libre-libre
Atomos hidrogenicos
En = Z2
n2mee
4
2~2
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Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Procesos de absorcion y emision
Transiciones cuanticas
Ligado-ligado
(des)excitacion
Ligado-libre
ionizacion/recombinaciondisociacion/formacion
Libre-libre
Atomos hidrogenicos
En = Z2
n2mee
4
2~2
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Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Procesos de absorcion y emision
Transiciones cuanticas
Ligado-ligado
(des)excitacion
Ligado-libre
ionizacion/recombinaciondisociacion/formacion
Libre-libre
Atomos hidrogenicos
En = Z2
n2mee
4
2~2
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Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Procesos de absorcion y emision
Transiciones cuanticas
Ligado-ligado
(des)excitacion
Ligado-libre
ionizacion/recombinaciondisociacion/formacion
Libre-libre
Atomos hidrogenicos
En = Z2
n2mee
4
2~2
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Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Procesos de absorcion y emision
Transiciones cuanticas
Ligado-ligado
(des)excitacion
Ligado-libre
ionizacion/recombinaciondisociacion/formacion
Libre-libre
Atomos hidrogenicos
En = Z2
n2mee
4
2~2
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Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Procesos de absorcion y emision
Transiciones cuanticas
Ligado-ligado
(des)excitacion
Ligado-libre
ionizacion/recombinaciondisociacion/formacion
Libre-libre
Atomos hidrogenicos
En = Z2
n2mee
4
2~2
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Equilibrio termodinamico local
Ley de Boltzmann
Ni ,nNi ,1
=gi ,ngi ,1
eE1En
kT
Ni ,nNi
=gi ,n
Ui (T )e
E1EnkT
Ley de Saha
E = i + mev2e /2
Ni+1NeNi
=2Ui+1(T )
Ui (T )
(2pimekT
h2
)3/2e
ikT
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Equilibrio termodinamico local
El cuerpo negro
1 n 1eh/kT 1
Ley de Stefan-Boltzmann
F =2pi5k4
15h3c2T 4 T 4
Ley desplazamiento Wien
max = (58,8GHz)(T/K )
max = (0,290 cm)(T/K )1
Funcion de Planck
B =2h3
c21
eh/kT 1Aprox. Rayleigh-Jeans: h kT B 22c2 kTAprox. Wien: h kT B 2h3c2 e
hkT
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Equilibrio termodinamico local
Ley de Kirchhoff
= B(T )
Ecuacion de transporte
dId
=ab
ab + scB(T ) +
scab + sc
J I
T ' T0, sc ' 0 o J ' BI() ' I0e + B(T0)(1 e )
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Sistemas fotometricos
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Magnitud aparente
Hiparco (190 120 a.C.)
Ley de Pogson
m1 m2 = 2,5 log10F1F2
F1F2
= 100,4(m1m2)
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Magnitud aparente
Punto cero
Vega : m(Vega) = 0AB : m() = 2,5 log10( Ferg/s/cm2/Hz ) 48,6STMAG: m() = 2,5 log10( Ferg/s/cm2/A ) 21,1
Ley de Pogson
m1 m2 = 2,5 log10F1F2
F1F2
= 100,4(m1m2)
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Magnitud aparente
Punto cero
Vega : m(Vega) = 0AB : m() = 2,5 log10( Ferg/s/cm2/Hz ) 48,6STMAG: m() = 2,5 log10( Ferg/s/cm2/A ) 21,1
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Magnitud absoluta
Definicion
Si el objeto estuviera a 10 pc,
MX = mX 5 log10(
D
10 pc
)
Magnitud Distancia Magnitud Modulo de
aparente [pc] absoluta distancias
Sol -26.74 5 106 4.83 -31.59Sirio -1.47 2.64 1.42 -2.89
Vega 0.03 7.68 0.58 -0.57
Betelgeuse 0.45 197 -6.02 6.47
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Filtros fotometricos
Magnitud bolometrica
mbol = 2,5 log10(
0F d
)+ Cbol
Correccion bolometrica
BCX = mbol XDepende del espectro
No de la distancia
2 convenios
BCV () = 0L0 = 3,055 1028 W
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Filtros fotometricos
Sistemas fotometricos
Johnson-Cousins (UBVRI)
Thuan-Gunn (griz)
Caracterizacion
Funcion de transmision
eff , FWHM
Conversion
V = VV + V (B V ) + V
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Indices de color
Banda ancha (FWHM 1000 A)
(CI )AB (A B) = mA mB = constante 2,5 log10(fAfB
)
Independientes de la distancia
Dependientes de propiedades fsicas
(B V ) : temperatura estelar(U B) : tipo espectral (discontinuidad de Balmer) ycomposicion qumica (lneas de absorcion UV)
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Indices de color
Bandas medias (FWHM 100 A) y estrechas ( 10 A)
Stromgren (uvby, n,w )
(u b), (b y) : temperatura estelarc1 (u v) (v b), (n w ) : luminosidad y temperaturam1 (u b) (b y) : line blanketing y tipo espectral
DDO (45,42,41,38,35)
C (42 45) : temperatura efectivaC (45 48) : gravedad superficialC (41 42) : composicion qumica
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Indices espectrales
Intensidades medias
Banda central (Ic , c)
2 bandas laterales (Is)
Indican
Edad
Metalicidad
Expresion
Anchura equivalente: EW = c (1 Ic/Is)Magnitud : M = 2,5 log10(1 Ic/Is)
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
El largo camino de un foton
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Extincion por polvo
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Extincion por polvo
Curva de extincion
A 2,5 log10(I ()
I0()
)
E (B V ) = AB AV
R =AV
E (B V )
Cardelli et al. (1989)
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Extincion por polvo
Schlegel et al. (1998), obtained from LAMBDA
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
La atmosfera
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
La atmosfera
Masa de aire
A sec(z)
Atenuacion
T eA
m(z) = k sec(z) + constante
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Observables
Flujo
F =
0
FTSR d
F : Flujo medido [erg/s/cm2]F (=
c2f) : SED del objeto [erg/s/cm
2/Hz]T : Transmision atmosfericaS : Transmision del filtroR : Respuesta del telescopio
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Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Observables
Magnitud
m = 2,5 log10 (F/F0)M = m 5 log10 (D/10 pc) A
M : Magnitud absolutaF : Flujo del objetoF0 : Flujo del punto cero
m : Magnitud aparenteD : Distancia al objetoA : Extincion
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Conceptos basicosInteraccion materia-radiacionSistemas fotometricos
Observables
Brillo superficial
= m + 2,5 log10()
m : Magnitud aparente : Angulo solido (arcsec2)
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Instrumentacion astronomica
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Refractor
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Refractor
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Instrumentacion astronomica
Reflector
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Gran Telescopio de Canarias (GTC)
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Optica adaptativa
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Very Large Telescope (VLT)
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Very Large Telescope (VLT)
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
European Extremely Large Telescope (E-ELT)
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Fotometra
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Instrumentacion astronomica
Fotometra
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Espectroscopa
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Instrumentacion astronomica
Espectroscopa
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Instrumentacion astronomica
Espectroscopa de campo integral
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Instrumentacion astronomica
MUSE @ VLT
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Instrumentacion astronomica
Radiotelescopios
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Instrumentacion astronomica
Radiotelescopios
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Instrumentacion astronomica
Radiotelescopios
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Radiointerferometros
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Instrumentacion astronomica
Radiointerferometros
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Instrumentacion astronomica
Radiointerferometros
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Instrumentacion astronomica
Observatorios espaciales
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Instrumentacion astronomica
Observatorios espaciales
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Instrumentacion astronomica
Observatorios espaciales
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Instrumentacion astronomica
Observatorios espaciales
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Instrumentacion astronomica
Observatorios espaciales
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Instrumentacion astronomica
Observatorios espaciales
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Observatorios espaciales
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Observatorios espaciales
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Telescopios Cherenkov
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Instrumentacion astronomica
Telescopios Cherenkov
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Astronoma de posicionTeora de la radiacion
Instrumentacion astronomica
Rayos cosmicos
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Instrumentacion astronomica
Neutrinos
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Instrumentacion astronomica
Neutrinos
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Astronoma de posicinTeora de la radiacinConceptos bsicosInteraccin materia-radiacinSistemas fotomtricos
Instrumentacin astronmica