Osnovi astrofizikeOsnoviastrofizike

Osnovi astrofizikeOsnovi astrofizike Profesor: doc dr Dragana Ili Profesor: doc dr Dragana Ili

dilic@matf.bg.ac.rs Asistent: Duan Oni

donic@matf.bg.ac.rs@ g

Literatura: Opta astrofizika, godina 2010, autori: p gprof dr Olga Atanackovi, prof dr Mirjana Vukievi-Karabin

Prezentacije i sve informacije na adresi:http://www matf bg ac rs/~dilic/teaching html#OAFhttp://www.matf.bg.ac.rs/~dilic/teaching.html#OAF

Ocena znanjaOcena znanja predispitne obaveze predispitne obaveze

aktivnost na asu: 10 poena obavezno prisustvo (max. 2 izostanka) priprema sadraja za as, uee u diskusiji,

pitanja kolokvijum: 30 peonaj p

test sredinom kursa termin kraj aprila (taan datum kasnije)termin kraj aprila (taan datum kasnije)

pismeni + usmeni ispit: 30 + 30 poena

ASTRONOMIJA

prouava kretanje, strukturu, postanak i razvoj nebeskih tela i p j

njihovih sistema

Osnovne astronomske discipline (zadaci)Osnovne astronomske discipline (zadaci)

Kl i t ij ( t t ij t ij k Klasina astronomija (astrometrija, teorijska astronomija, nebeska mehanika) izuava prividne i prave poloaje i kretanja nebeskih telaprividne i prave poloaje i kretanja nebeskih tela, dimenzije i oblik

Astrofizika i zvezdana astronomija izuavaju Astrofizika i zvezdana astronomija izuavaju fiziku strukturu nebeskih tela i zakonitosti raspodele i kretanja zvezda i zvezdanih sistemaraspodele i kretanja zvezda i zvezdanih sistema

Kosmogonija i kosmologija izuavaju probleme postanka i evolucije nebeskih tela njihovihpostanka i evolucije nebeskih tela, njihovih sistema i vasione kao celine

AstrofizikaAstrofizikaizuava

stanje materije i fizike procese u vasionistanje materije i fizike procese u vasioni strukturu, fizike osobine i hemijski sastav

nebeskih tela mogue izvore energije i mehanizmemogue izvore energije i mehanizme

njenog prenoenjat k i l ij d i jih ih postanak i evoluciju zvezda i njihovih

sistema

AstrofizikaAstrofizika di XIX k (1859) roena sredinom XIX veka (1859)

prema metodama prouavanja deli se na:1. praktinu astrofiziku: izuava elektromagnetno

zraenje nebeskih tela metodama fotometrije, spektroskopije i polarimetrijespektroskopije i polarimetrije

2. teorijsku astrofiziku: daje objanjenje prirode posmatranih fenomena na osnovu fizikih zakona

prema predmetu (objektu) izuavanja deli se na: fiziku Sunca, fiziku zvezdanih atmosfera, zvezdanih unutranjosti, meuzvezdane materije, vangalaktikih objekata, kosmologiju, itd..

Specifinosti astrofizikih istraivanja- u metodama i sutini objekta istraivanja

Osnovni metod je posmatranjeP d j j d i d l k Predmet prouavanja je nedostupan i dalek (zraenje osnovni izvor informacija) EM j b kih t l j lt t lik EM. zraenje nebeskih tela je rezultat velikog broja fizikih procesa koji meusobno interaguju i deluju istovremenointeraguju i deluju istovremeno

Procesi koji se izuavaju ne mogu se ni ubrzati ni usporiti Na njih se ne moe uticatiubrzati, ni usporiti. Na njih se ne moe uticati.

Fotometrija, Spektrometrija, Polarimetrija

Fotometrijske veliine i jediniceFotometrijske veliine i jedinice

Fluks F [lm lumen] Intenzitet I [cd kandela]Intenzitet I [cd kandela]

I=F/ = prostorni ugao= S/r2 [sr]

Osvetljenost E [lx luks]Osvetljenost E [lx luks] E=F/S

Sjaj izvora B [sb stilb] B=I/ ( - vidljiva povrina izvora)/ ( d j a po a o a)

SpektrometrijaSpektrometrija

Mehanizmi zraenja u kontinuumuMehanizmi zraenja u kontinuumu

termalno zraenje netermalno zraenje

Zakono zraenje

Zraenje crnog tela

Zakono zraenjeSinhrotronsko

zraenjeZraenje crnog tela Plankov zakon

Rejli-Dinsov zakon

zraenje

Rejli Dinsov zakon Vinova aproksimacija

Vinov zakon pomeranjaInverzno

komptonovo j tefan-Bolcmanov zakon rasejanje

Spektralna raspodela Sunevog zraenja

2)( /

2

hhcTB 1)( /5 TKhceTB

Mehanizmi zraenja u linijamaMehanizmi zraenja u linijama

Uticaj Zemljine atmosfere naUticaj Zemljine atmosfere na astronomska posmatranja

1.Refrakcija (prelamanje)

2 Scintilacija2.Scintilacija (treperenje)

3 Ek ti k ij3.Ekstinkcija (slabljenje)

Optiki teleskopiOptiki teleskopi

Funkcije teleskopaFunkcije teleskopa

da sakupi to veu koliinu svetlosne energije (da ostvari to svetliji lik): t /o=2.8 D2

da povea razdvojnu mo (da to bolje razdvoji likove prividno bliskih nebeskih tela)

poluprenik difrakcionog lika u lunim sekundama definie razdvojnu mo teleskopa:definie razdvojnu mo teleskopa: = 1.22 / D [rad]a 550nm [] 14/D[cm]za =550nm [] = 14/D[cm]

Detektor: CCD kamera

OSNOVNE VRSTE: REFRAKTORIREFLEKTORIDetektor: CCD kamera REFLEKTORI

Najvei teleskopi refraktoriNajvei teleskopi - refraktori

Yerkes (102cm) Lick (90cm) Lick (90cm) Paris (83cm) Pulkovo (76cm) ... Beograd (65cm)

Najvei teleskopi reflektoriNajvei teleskopi - reflektori

Gran Telescopio Canarias (2009) D=10.4m Keck Teleskopi Havaji (1993) D=10mp j ( ) VLT (ile) D=8.2m ... Kavkaz (1976) D=6m Palomar (1948) D=5m ...

Gran Telescopio Canarias (GTC)p ( )10.4m - reflektor

Very Large Telescope (VLT)Very Large Telescope (VLT)

4 d j ik l k (A K M li l Y ) 4 odvojena optika teleskopa (Antu, Kueyen, Melipal, Yepun) na Cerro Paranal-u (2635m) u pustinji Atacama u ileu (ESO)

Svaki teleskop ima prenik ogledala od 8.2mp p g 4 pomona pokretna teleskopa imaju prenik ogledala od 1.8m Radi kao interferometar, razdvojna mo je oko 1mili-lune sekunde

Keck teleskopi na Havajimap jNa visini od oko 4000m blizu vrha vulkana Mauna Kea

Prenik ogledala svakog od teleskopa je 10mteleskopa je 10m

Primarno ogledalo se sastoji od 36 t ihestougaonih ogledala

=0.04-0.4 Aktivna i adaptivna

optika Drugi po veliini g p

optiki teleskop na svetu

Hubble Space Telescope (HST)p p ( )

j d iki j k t zajedniki projekat NASA i ESAl i 1990 lansiran 1990.

u orbiti oko Zemlje na 600k i i bi600km visine, obie Zemlju za 96 minutat l k fl kt teleskop reflektor prenika ogledala 2 4m2.4m

radi u V, UV i IC

2 6Dalji planovi? trokovi ~D2.6

Amerika: CELT (California Extremely Large Telescope) i GSMT (Giant Segmented Mirror Telescope) oba po D=30 m

ESO (European Southern Observatory): OWL ( y)(OverWhelmingly Large Telescope) D=100 m objektiv od 2000 segmenata veliine 2.2 m (do j g (38m)

JWST (James Web Space Telescope) 6.5mJWST (James Web Space Telescope) 6.5mlansiranje planirano 2013 god

OWL D=100mOWL, D=100m

Radio-talasi i radio-astronomija

1932 K Jansky otkrie radio zraenja Mlenog puta1932. K. Jansky otkrie radio-zraenja Mlenog puta

1 jansky = 10 -26 W/m2Hz

Radio vasiona ne lii na optiku!

Netermalno radio zraenjeNetermalno radio-zraenje

zraenje ubrzanih elektrona u akceleratorima -sinhrotronima

N t lNetermalno sinhrotronsko zraenje - zraenje ubrzanih elektronaubrzanih elektrona u magnetnom polju

Radio teleskopRadio teleskop

Antena (kolektor) je puno ili reetkasto paraboloidno metalnoparaboloidno metalno ogledalo iji je cilj da u iu prikupi to veu koliinu energije radio-o u e e g je ad ozraenja

Antena dipol=polutalasni dipol

Problemi u registrovanju kosmikog radio zraenja:radio zraenja:

Mala snaga kosmikog radio-zraenjag g j

M l d j di t l k Mala razdvojna mo radio-teleskopa

~ / D / D

100m radioteleskop Efelsberg kod Bonap g

primarno ogledalo: 100m, sekundarno: 6.5m radi na frekvencijama od 0.800 do 96 GHz

Radioteleskop Arecibo (305m) (Puerto Rico)

Radio-interferometarMartin Ryle (1946)

VLA Novi MeksikoVLA, Novi Meksiko

27 radio-antena, Y-konfiguracija svaka antena ima dijametar 25 metara mogu da daju rezoluciju jedne antene od 36km

sa osetljivou tanjira prenika 130 m

Vanatmosferska astronomijaVanatmosferska astronomija

Detekcija UV zraenja1962. Ariel 1, PRVI satelit: UV zraenje Sunca

1968. Orbitalna astronomska opservatorija OAO-2 katalog sjajnih UV izvora i pregled neba na 100-300nm

1972. OAO-3 (Copernicus) spektri zvezda u UV oblasti

1978. International Ultraviolet Explorer (IUE) spektri zvezda i galaksija

1990. Hubble Space Telescope (HST) teleskop prenika objektiva 2 4mobjektiva 2.4m

1992. Extreme Ultraviolet Explorer (EUVE) 12-91.2nm

2003 GALEX (Th G l E l ti E l ) 0 52003. GALEX (The Galaxy Evolution Explorer) 0.5 m

Detekcija X zraenjaDetekcija X zraenja

Z l d i d 0 01 d 12 fl k i h d j Za talasne duine od 0.01 do 12nm reflektori: neophodna je refleksija X fotona pod velikim upadnim uglom

Za talasne duine manje od 0.01nm - proporcionalni brojai: detektor je gas koji se jonizuje apsorpcijom X fotona intenzitet struje je proporcionalan energiji upadnog zraenjastruje je proporcionalan energiji upadnog zraenja

1970. UHURU 1977. High Energy Astrophysical Observatory (HEAO) 3 satelita

za X, gama zraenje i kosmike zrake; HEAO-2 (Ajntajn) otkriveno nekoliko hiljada slabih izvoraotkriveno nekoliko hiljada slabih izvora

1990. ROSAT 1999. Chandra (rezolucija 0.5 lunih sekundi)( j )

Detekcija gama zraenjaDetekcija gama-zraenja

I t k ij f t j i t k i Interakcijom gama fotona sa jezgrima mete kreira se par elektron i pozitron

1968. detektovano prvo kosmiko gama zraenje 1975 COS B 1975. COS-B

1979. HEAO 31991 C t G R Ob t 1991. Compton Gamma Ray Observatory

2008. Fermi Gamma-ray Space Telescope

Detekcija IC zraenjaDetekcija IC zraenjaTeleskopi reflektori i IC detektori vrstog stanjap g j

Prijemnik: fotoprovodnik (slojevi emulzije ili kristali poluprovodnika) pokretljivost naelektrisanja se poveavapoluprovodnika) pokretljivost naelektrisanja se poveava ozraivanjem

1983. Infrared Astronomical Satellite (IRAS) 1989. za mikrotalasno pozadinsko zraenje - Cosmic Background Explorer (COBE)Background Explorer (COBE)1995. Infrared Space Observatory y2009. Herschel i Planck sateliti