Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Centrum Astronomiczne im. M. Kopernika, Toruń

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Centrum Astronomiczne im. M. Kopernika, Toruń"— Zapis prezentacji:

1 Centrum Astronomiczne im. M. Kopernika, Toruń
SIRTF - Space InfraRed Telescope Facility: co i dlaczego warto obserwować w podczerwieni? Ryszard Szczerba Centrum Astronomiczne im. M. Kopernika, Toruń (56) wew. 27 SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

2 SIRTF i jego instrumenty.
O CZYM BĘDĘ MÓWIŁ? Historia i przyszłość badań w zakresie podczerwonym i sub-milimetrowym. Jakie klasy obiektów i dlaczego są interesujące dla obserwacji w podczerwieni? SIRTF i jego instrumenty. Projekty obserwacyjne SIRTF w ramach czasu gwarantowanego: First-Look Survey Legacy Science Program Inne programy Program SPOT - SIRTF Planning Observations Tool Potencjalne programy obserwacyjne Przygotowanie projektów obserwacyjnych: SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

3 Promieniowanie elektromagnetyczne
l[cm] * n[Hz]=c[cm/s] 1[mm]=10-4 [cm] SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

4 Nieprzezroczystość atmosfery ziemskiej
SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

5 Obserwacje Wszechświata w zakresie od ~20 mm do 1 mm
Z przestrzeni kosmicznej. Bardzo kosztowne! Jak najdalej od źródeł emisji termicznej (Ziemia, Księżyc). Dodatkowo musimy chłodzić detektory do temperatur bliskich zeru bezwzględnemu. Nadciekły hel => ograniczony czas trwania misji satelitarnych. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

6 był muzykiem i astronomem, jest dkrywcą planety Uran, oraz
Sir Frederick William Herschel ( ) urodził się w Hanoverze ale od 1757 mieszkał w Anglii, był muzykiem i astronomem, jest dkrywcą planety Uran, oraz twórcą katalogu gwiazd podwójnych i mgławic. W 1800 r. F.W. Herschel odkrył promieniowanie podczerwone. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

7 Doświadczenie Herschel’a. Skale temperatur: “F” i “C”
oC=(5/9)*(oF-32) oK=oC SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

8 Promieniowanie termiczne.
l[mm] * T[K]=3000 SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

9 Użyteczne zależności. 1 [Jy] = 10-23 [erg/cm2/s/Hz]
Bn dn = Bl dl ; n l = c 1 [W] = 107 [erg/s] SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

10 Historia astronomii podczerwonej c.d.
Charles Piazzi pokazał, że Księżyc emituje promieniowanie podczerwone. Używał termopary. Pokazał, że obserwacje są tym lepsze im większa jest wysokość (pierwsza wskazówka, że atmosfera absorbuje część promieniowania podczerwonego). Oszacowano temperaturę Księżyca w różnych fazach (Tmax ~ 400 K). Samuel Pierpoint Langley buduje pierwszy bolometr. Używa go do pomiaru promieniowania podczerwonego Słońca. 1900’s - Zmierzono promieniowanie podczerwone z Jowisza, Saturna i kilku jasnych gwiazd (np. Vega). Przenoszenie ładunku i energi w (pół-)przewodnikach są z sobą powiązane gdyż elektrony (dziury) są odpowiedzialne za jedno i drugie. Termopara - składa się z 2 drucików (np. miedziany i zelazny) o róznej sile termoelektrycznej, połączonych jednymi końcami (zlutowanych). Drugie końce podłączone są do miliwoltomierza, który mierzy prąd powstały w wyniku istnienia gradientu temperatury na złączu. Siła termoelektryczna. Niechłodzony bolometr termiczny: urządzenie, które absorbuje promieniowanie i przetwarza je w ciepło. Temperatura jest mierzona poprzez zmiany parametrów fizycznych materiału (np. jego przewodnictwo elektryczne) w wyniku ogrzewania tego materiału. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

11 Historia astronomii podczerwonej c.d.
William Coblentz butuje baterię szeregowo połączonych termopar (termostos - daje większe napięcia). Przy jej pomocy mierzy promieniowanie podczerwone 110 gwiazd. Obserwuje również planety i mgławice w podczerwieni. Prekursor spektroskopii podczerwonej. Seth Nicholson i Edison Pettit używają pomiarów promieniowania podczerwonego do oszacowania rozmiarów gwiazd. 1950’s - Do badania podczerwieni zaczęto używać detektorów PbS (do 3 mm) schłodzonych do temperatury cieklego azotu - 77 K (wzrost czułości). PbS - w wyniku padania promieniowania podczerwonego na półprzewodnik lub dielektryk wzrasta jego przewodnictwo (wewnętrzny efekt fotoelektryczny). Wydajność kwantowa zjawiska fotelektrycznego: liczba fotoelektronów przypadająca na jeden padający foton. Zakres PbS od 1 do 3 um. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

12 Historia astronomii podczerwonej c.d.
Harold Johnson buduje pierwszy fotometr podczerwony (R, I, J, K, L), pozwalający na obserwacje powyżej 4 mm. Przeprowadzono nim obserwacje 1000-cy gwiazd. Frank Low zbudował bardzo czuły (~100-tki razy czulszy niż poprzednie detektory) bolometr germnowy, który pozwalał obserwować w zakresie mid- & far-IR. Do chłodzenia zaczęto używać nadciekłego He - T~4K. Obserwacje bol. Ge z balonu na 100 mm. chłodzone detektory podczerwieni umieszczono na rakietach (2363 obiektów: 4, 10, 20mm). Fotometr - urządzenie do pomiaru wielkości fotometrycznych. Działają w oparciu o zjawisko fotoelektryczne lub termoelektryczne. Padający strumień światła wytwarza (foto-) bądź modyfikuje (thermo-) prąd elektryczny, który dzięki odpowiedniemu wykalibrowaniu fotometru służy do oceny wielkości fotometrycznych charekteryzujących źródło światła. Bolometr germanowy to pasek Germanu umieszczony w pojemniku z małym otworkiem. Światło padające przez ten otwór grzeje Ge i powoduje zmianę jego przeodnictwa. Te zmiany są wprost proporcjonalne do ilości promieniowania podczerwonego padającego na German. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

13 Historia astronomii podczerwonej c.d.
1967: rozpoczęto budowę obserwatorium na Mauna Kea. Wysokość ponad 4 km n.p.m. pozwala na obserwacje w pasmach 1.25, 1.65, 2.2, 3.5, 4.7, i 19.5 mm. 1970: Otwarcie Mount Lemmon Infrared Observatory w Arizonie. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

14 Przepuszczalność atmosfery na Mauna Kea: 4.2 km.
J:1.25, H:1.65, K:2.2 mm Para wodna: 1.6 mm SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

15 Przepuszczalność atmosfery na Mauna Kea: 4.2 km.
L:3.5, M:4.7 mm Para wodna: 1.6 mm SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

16 Przepuszczalność atmosfery na Mauna Kea: 4.2 km.
N:10.5 mm SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

17 Przepuszczalność atmosfery na Mauna Kea: 4.2 km.
Q:19.5 mm SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

18 Historia astronomii podczerwonej c.d.
! - Kuiper Aiborne Observatory - samolot C-141A. Spektroskopia i obrazy w mid-IR. Odkrył pierścienie Urana w 1977 oraz obecność MgS w otoczkach wokół gwiazd węglowych. Balon został użyty do badania mikrofalowego promieniowania tła. Po raz pierwszy detektor został schłodzony do temperatury ~1K! 1980-te - rozwój matryc detektorów podczerwonych -> kamery podczerwone. IRAS - InfraRed Astronomical Satellite. Przegląd 96% nieba na 12, 25, 60 i 100 mm oraz widma LRS (R~40) 7-23 mm. Odkrycie około źródeł IR. Fotometr - urządzenie do pomiaru wielkości fotometrycznych. Działają w oparciu o zjawisko fotoelektryczne lub termoelektryczne. Padający strumień światła wytwarza (foto-) bądź modyfikuje (thermo-) prąd elektryczny, który dzięki odpowiedniemu wykalibrowaniu fotometru służy do oceny wielkości fotometrycznych charekteryzujących źródło światła. Bolometr germanowy to pasek Germanu umieszczony w pojemniku z małym otworkiem. Światło padające przez ten otwór grzeje Ge i powoduje zmianę jego przeodnictwa. Te zmiany są wprost proporcjonalne do ilości promieniowania podczerwonego padającego na German. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

19 Droga mleczna w zakresie widzialnym i z danych IRAS-a.
SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

20 Najważniejsze odkrycia IRAS-a.
Odkrycie 6-ciu nowych komet; pokazanie: a) że komety mają więcej pyłu niż przypuszczano; b) pył kometarny wypełnia nasz układ. Zebranie danych podczerwonych dla ~ 2000 asteroidów. Odkrycie pasów pyłu zodiakalnego - wynik zderzenia asteroid. Odkrycie dysku pyłowego wokół Vegi i wokół innych gwiazd. Odkrycie ponad 1000 jąder pyłowych w obłokach molekularnych, które mogą być nowo-powstającymi gwiazdami. Po raz pierwszy „zobaczono” jądro Drogi Mlecznej. Odkrycie „infrared cirrus” - „ciepły” pył w Galaktyce Dane z IRAS-a wykorzystano do pokazania, że Droga Mleczna jest galaktyką spiralną z poprzeczką. Odkrył ~75000 „starburst” galaktyk: niezwykle jasne w IR Odkrył silną emisję IR ze zderzających się (oddziaływujących) galaktyk. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

21 Historia astronomii podczerwonej c.d.
COBE - COsmic Background Explorer. Obserwował Wszechświat w 10 pasmach: 1.25, 2.2, 3.5, 4.9, 12, 25, 60, 100, 140 i 240 mm. Fotometr - urządzenie do pomiaru wielkości fotometrycznych. Działają w oparciu o zjawisko fotoelektryczne lub termoelektryczne. Padający strumień światła wytwarza (foto-) bądź modyfikuje (thermo-) prąd elektryczny, który dzięki odpowiedniemu wykalibrowaniu fotometru służy do oceny wielkości fotometrycznych charekteryzujących źródło światła. Bolometr germanowy to pasek Germanu umieszczony w pojemniku z małym otworkiem. Światło padające przez ten otwór grzeje Ge i powoduje zmianę jego przeodnictwa. Te zmiany są wprost proporcjonalne do ilości promieniowania podczerwonego padającego na German. S: pasy pyłu zodiakalnego J-S SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

22 Mikrofalowe promieniowanie tła (CMB) - COBE
SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

23 Historia astronomii podczerwonej c.d.
ISO - Infrared Space Observatory. Fotometr - urządzenie do pomiaru wielkości fotometrycznych. Działają w oparciu o zjawisko fotoelektryczne lub termoelektryczne. Padający strumień światła wytwarza (foto-) bądź modyfikuje (thermo-) prąd elektryczny, który dzięki odpowiedniemu wykalibrowaniu fotometru służy do oceny wielkości fotometrycznych charekteryzujących źródło światła. Bolometr germanowy to pasek Germanu umieszczony w pojemniku z małym otworkiem. Światło padające przez ten otwór grzeje Ge i powoduje zmianę jego przeodnictwa. Te zmiany są wprost proporcjonalne do ilości promieniowania podczerwonego padającego na German. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

24 ISO- obserwatorium kosmiczne.
SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

25 Przegląd ISO-PHOT na 175 mm.
SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

26 Podsumowanie misji ISO.
ISO Data Archive (IDA) zawiera około ( włączając przegląd ISOPHOT serendipity) obserwacji w zakresie od m, które zostały zrobione w ciągu 28 miesięcy. Do czerwca 2002 r. opublikowano 860 artykułów w czasopismach recenzowanych używając ( ~40% obserwacji GT i ~25% OT). Most of these observations will remain unique for decades, making the ISO Data Archive a treasure cave for further astronomical research. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

27 Najważniejsze osiągnięcia misji ISO.
Odkrycie krystalicznych krzemianów w komecie Halle-Bopp i Young Stellar Objects (możliwość istnienia komet w obszarach formowania się gwiazd). Początek astro-minerology! Odkrycie nowych związków chemicznych występujących w postaci pyłu (TiC jako wyjaśnienie niezidentyfikowanej struktury na 21 mm). Odkrycie jednoczesnego występowania produktów reakcji chemicznych opartych o tlen i o węgiel (np. mgławice planetarne typu [WR]). Odkrycie obecności pary wodnej w obiektach naszego układu planetarnego, w obszarach formowania się gwiazd, w wypływach z gwiazd zaawansowanych ewolucyjnie. Utworzenie bazy danych lodów: wody, metanolu, .... Potwierdzenie teorii Szkłowskiego pompowania maserów OH w linii satelitarnej 1612 MHz przez promieniowanie podczerwone na 34.6 mm. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

28 Historia astronomii podczerwonej c.d.
MASS: 2 Micron All Sky Survey: J, H, K niebieski um zielony um czerwony um SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

29 Centrum naszej Galaktyki
Obszar około 10 x 8 stopni. 2MASS pomierzyl jasności około 10 milionów gwiazd w tym obszarze. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

30 Największe galaktyki IR obserwowane przez 2MASS
SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

31 Galaktyki obserwowane przez 2MASS
około 1.6 miliona galaktyk. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

32 SWAS: w przestrzeni od XII 1998 r.
SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

33 SWAS - obserwacje SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

34 SWAS - szczegóły i wyniki
55 x 71 cm eliptyczny teleskop. Obserwacje: wody H2O na GHz i H218O at GHz; molekularnego tlenu O2 na GHz; neutralnego węgla CI na GHz; izotopu tlenku węgla (czadu) 13CO na GHz; WYNIKI: woda jest prawie wszędzie; nawet w gwiazdach węglowych!: IRC ; tlen molekularny (poza H i He, tlen jest bajbardziej obfitym pierwiastkeim we Wszechświecie) jest PRAWIE nieobecny. Fotometr - urządzenie do pomiaru wielkości fotometrycznych. Działają w oparciu o zjawisko fotoelektryczne lub termoelektryczne. Padający strumień światła wytwarza (foto-) bądź modyfikuje (thermo-) prąd elektryczny, który dzięki odpowiedniemu wykalibrowaniu fotometru służy do oceny wielkości fotometrycznych charekteryzujących źródło światła. Bolometr germanowy to pasek Germanu umieszczony w pojemniku z małym otworkiem. Światło padające przez ten otwór grzeje Ge i powoduje zmianę jego przeodnictwa. Te zmiany są wprost proporcjonalne do ilości promieniowania podczerwonego padającego na German. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

35 SIRTF - Space InfraRed Telescope Facility:(08
SIRTF - Space InfraRed Telescope Facility:( ) spektroskopia i fotometria w zakresie od mm SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

36 IRTS - InfraRed Telescope in Space (1995);
Co pominąłem? IRTS - InfraRed Telescope in Space (1995); DENIS - DEep Near Infrared Survey ( ); MSX -Midcourse Space eXperiment (1996); adaptive optics (1990-te); HST (NICMOS - Near-Infared Camera & Multi Object Spectrometer); KECK interferometr (2000); VLT interferometr (2002); ..... Fotometr - urządzenie do pomiaru wielkości fotometrycznych. Działają w oparciu o zjawisko fotoelektryczne lub termoelektryczne. Padający strumień światła wytwarza (foto-) bądź modyfikuje (thermo-) prąd elektryczny, który dzięki odpowiedniemu wykalibrowaniu fotometru służy do oceny wielkości fotometrycznych charekteryzujących źródło światła. Bolometr germanowy to pasek Germanu umieszczony w pojemniku z małym otworkiem. Światło padające przez ten otwór grzeje Ge i powoduje zmianę jego przeodnictwa. Te zmiany są wprost proporcjonalne do ilości promieniowania podczerwonego padającego na German. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

37 ASTRO - F: podobnie jak IRAS przegląd nieba (lepsza czułość)
ASTRO - F: podobnie jak IRAS przegląd nieba (lepsza czułość). Zakres od 1.8 mm to 200 mm; 67 cm teleskop SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

38 SOFIA: Startospheric Observatory For Infrared Astronomy
SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

39 SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

40 SOFIA - instrumenty SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

41 Boeing 747 SP z teleskopem po lewej stronie. Czas “życia” ~ 20 lat.
SOFIA: 2.5 m teleskop. FOV ~ 8 arcmin. Boeing 747 SP z teleskopem po lewej stronie. Czas “życia” ~ 20 lat. Wysokość operacyjna ~ 13 km. Czas obserwacji w ciągu jednego lotu ~ 8 godz. Całkowity czas obserwacji w ciągu 1 roku ~1000 godz. First call for Observing Proposals mid 2004. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

42 HSO - Herschel Space Observatory
HSO i PLANCK zostaną wyniesione na orbitę (wokół drugiego punktu Lagrange’a układu Słońce - Ziemia) przy pomocy tej samej rakiety (Ariane 5) -planowany początek misji r. Przeciążenie przy starcie 15-krotnie większe od ziemskiego masa: około 3300 kg długość: około 9 m szerokość: około 4.5 m SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

43 HSO Będzie: ulokowany 1.5 miliona km od Ziemi (dalej niż jakikolwiek inny teleskop kosmiczny); obserwował w dotychczas niestosowanym zakresie długości fal: mikrometrów; większy i lepszy od jego kosmicznych poprzedników: teleskop z 3.5 m zwierciadłem pierwotnym (największym z dotychczas budowanych do wyniesienia w przestrzeń kosmiczną); SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

44 HSO Będzie: miał osłony przeciwsłoneczne (temperatura około 80 K) z bateriami słonecznymi po zewnętrznej stronie; posiadał kriostat z około 2500 litrów nadciekłego helu; wyposażony w 3 instrumenty (HIFI, PACS, SPIRE), które będą działały w temperaturze około 2 K (< -271 C); pracował przez co najmniej 3 lata (około 7000 godzin obserwacji rocznie); badał narodziny galaktyk, gwiazd,układów planetarnych i poszukiwał wody we Wszechświecie SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

45 Dlaczego w kosmosie i tak daleko (w L2)?
HSO Dlaczego w kosmosie i tak daleko (w L2)? atmosfera ziemska ze względu na obecność w niej molekuł pełni rolę swoistego parasola dla promieniowania w dalekiej podczerwieni i w zakresie submilimetrowym (w szczególności dla promieniowania pochodzącego od wody); odległość 4 razy większa niż Ziemia-Księżyc zmniejszy istotnie wpływ promieniowania tych obiektów na teleskop; Ziemia i Słońce będą w zasadzie na tym samym kierunku co umożliwi bezproblemowe obserwacje większości nieba. SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

46 HIFI LOCAL OSCILLATOR CONTROL UNIT
Some photos from the last activities: HLCU IMD delivered to Bonn (December 2002), HLCU IMD in Bonn under the tests with Band 1 (May 2003), the Bands 1 and 5 assembled in cryostat, connected to HLCU IMD and integrated with mixer in Gronningen (June/July 2003), the photo shows the band 5 before assembling in the cryostat SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

47 Rozdzielczość przestrzenna: zdolność rozróżniania drobnych szczegołów
SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

48 Czułość: zdolność detekcji słabych źródeł.
SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

49 Mgławica Oriona w zakresie:UV, widzialnym i podczerwonym
SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

50 Galaktyka M51: zakres widzialny i ISO
SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !

51 Dlaczego warto obserwować w zakresie podczerwonym i sub-milimetrowym?
Widzimy “niewidzialny” Wszechświat; Sięgamy “głębiej”; Widzimy najchłodniejsze obszary Wszechświata; Dzięki przesunięciu ku czerwieni widzimy “wyraźniej” odległe galaktyki; ..... Widzimy rotacyjne przejścia molekularne i atomowe: warunki fizyczne, astrochemia ... Początki życia? SIRTF - proposals are due on Feb.14, 2004 !


Pobierz ppt "Centrum Astronomiczne im. M. Kopernika, Toruń"

Podobne prezentacje


Reklamy Google