Slide 1

Το Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα

Ανάλυση σε διάφορα μήκη κύματος


Slide 2

Η φύση του φωτός
Ταχύτητα του φωτός, 3 × 108 m/s
 Το χρώμα εξαρτάται από το μήκος κύματος.
 Θερμοκρασία ακτινοβολίας:


(κυανό: θερμό, ερυθρό: ψυχρό)

Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα: (Ραδιοκύματα,
υπέρυθρη ακτινοβολία, οπτική, ακτίνες-Χ).
 Στα διάφορα μήκη κύματος παρατηρούμε
διαφορετικά αντικείμενα. Γιατί;



Slide 3

Τι μπορούμε να μάθουμε από το Η/Μ φάσμα?
• Μεταφορά ενέργειας
• Το Η/Μ κύμα αποτελείται από
παλλόμενα ηλεκτρικά και μαγνητικά
πεδία
• Σχέση μήκους κύματος, συχνότητας
και ενέργειας
• Κατανομή ακτινοβολίας: Εξαρτάται
από την ενέργεια και θερμοκρασία


Slide 4

Ηλεκτρομαγνητικά κύματα

Μήκος κύματος (λ) = απόσταση μεταξύ κορυφών
Πλάτος = 1/2 ύψους από μέγιστο σε ελάχιστο
Συχνότητα (f) = Ο αριθμός των μεγίστων που
διέρχεται από ένα σημείο του χώρου ανά sec
… άρα συχνότητα = ταχύτητα / μήκος κύματος
λ×f=v


Slide 5

Μήκος κύματος διαφόρων ακτινοβολιών
Radio Infrared Visible UV

X-Ray

Gamma ray

E (eV)
1

1x10-3

1x10-6

1x10-9

1x10-12

1x10-15

1x10-18

l (m)

2x108

2x1011

2x1014

2x1017

2x1020

2x1023

2x1026

n (Hz)

E=hc/l
l=c/n
n=c/l

c = 3 x 108 m/s
E = Ενέργεια
l = Μήκος κύματος
n = Συχνότητα
h = Σταθερά του Planck
= 4 x 10-15 eV seconds


Slide 6

Σύγκριση με γνωστα αντικείμενα


Slide 7

Η επίδραση της ατμόσφαιρας
Δεν απορροφά την οπτική, τη ραδιοφωνική
και μερικώς την υπέρυθρη ακτινοβολία
 Προκαλεί τη στίλβη των αστέρων.
 Εκπέμπει ακτινοβολία (ιδιαιτέρως στο
υπέρυθρο (είναι θερμή!)
 Διαμορφώνει τον καιρό



Slide 8

Η απορρόφηση του Η/Μ φάσματος από την ατμόσφαιρα της Γης…


Slide 9

Η απορρόφηση του Η/Μ φάσματος από την ατμόσφαιρα της Γης…

http://imagers.gsfc.nasa.gov/ems/atmosphere.gif

Διέρχονται μόνο τα Ραδιοφωνικά, τα οπτικά και, τμήμα των υπερύθρων


Slide 10

Εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας

Θερμική ακτινοβολία
ή εκπομπή μέλανος σώματος
ή εκπομπή Planck
Νόμος Planck


Slide 11

Παραδείγματα εκπομπής μέλανος σώματος
1. αστέρες (κατά προσέγγιση, ιδιαίτερα οι θερμοί αστέρες)
2. το Σύμπαν!


Slide 12

Μη θερμική ακτινοβολία
Παραδείγματα εκπομπής μη θερμικής ακτινοβολίας
1. Ακτινοβολία πέδησης – Bremsstrahlung
• Επιτάχυνση (ή επιβράδυνση) φορτισμένων σωματιδίων


Slide 13

Μη θερμική ακτινοβολία
2. Ακτινοβολία σύγχροτρον
• Σχετικιστικά ηλεκτρόνια σε μαγνητικό πεδίο
3. Ακτινοβολία κύκλοτρον
• Μη σχετικιστικά ηλεκτρόνια σε μαγνητικό πεδίο


Slide 14

Μη θερμική ακτινοβολία
4. Σκέδαση Compton: Σύγκρουση υψηλής ενέργειας
φωτονίων με μικρής ενέργειας ηλεκτρόνια. Τα φωτόνια
χάνουν ενέργεια
5. Αντίστροφο φαινόμενο Compton: Σύγκρουση
χαμηλής ενέργειας φωτονίων με υψηλής ενέργειας
ηλεκτρόνια. Τα φωτόνια κερδίζουν ενέργεια


Slide 15

Μερικές βασικές έννοιες της Ραδιοαστρονοίας

Ραδιοαστρονομικές συχνότητες 30 MHz – 800 GHz
Αντίστοιχο μήκος κύματος 10 m – 0.4 mm (1/30000)

Τα ραδιοτηλεσκόπια
LOFAR και ALMA
θα εξερευνούν τις ακραίες συχνότητες


Slide 16

Οι διάφορες ραδιοφωνικές ζώνες
L band 1 to 2 GHz
S band 2 to 4 GHz
C band 4 to 8 GHz
X band 8 to 12 GHz
Ku band 12 to 18 GHz
K band 18 to 26 GHz
Ka band 26 to 40 GHz
Q band 30 to 50 GHz
U band 40 to 60 GHz
V band 50 to 75 GHz
E band 60 to 90 GHz
W band 75 to 110 GHz
F band 90 to 140 GHz
D band 110 to 170 GHz


Slide 17

1931: Ανίχνευση ραδιοκυμάτων
1932: "Directional studies of atmospherics at high frequencies", Proc.IRE, 20, p.1920.
1933: "Electrical disturbances apparently of extraterrestrial origin", Proc.IRE, 21, p.1387.
1933: "Radio waves from outside the solar system", Nature, 132, p66.

© New York Times, May 5th, 1933


Slide 18

1937: Το παραβολικό τηλεσκόπιο του Reber


Slide 19

1937: Ο Reber στο εργαστήριό του


Slide 20

1944: Πρόβλεψη της γραμμής του υδρογόνου

•Jan Oort

•Hendrik van de Hulst

•Hendrik
•Janvan
Oort
de Hulst


Slide 21

1951: Ανίχνευση της γραμμής του υδρογόνου


Slide 22

SKA – The Square Kilometer Array
• Συλλεκτική επιφάνεια 1 km2
•Το ραδιοτηλεσκόπιο του μέλλοντος
• 50-100 x πιο ισχυρό από τα σημερινά
• Συνεργασία με το ALMA, το ELT και τα διαστημικά
τηλεσκόπια space
• Διεθνής συνεργασία
Τεχνολογία αιχμής με πρωτοπόρες τεχνικές από
ευρωπαϊκά ιδρύματα και εταιρίες


Slide 23

Ανακαλύψεις της Ραδιοαστρονομίας!
Σύνοψη
• Κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου
• Quasars
• Βαρυτικοί φακοί
• Ταχύτητες «μεγαλύτερες» του φωτός!
• Σκοτεινή ύλη

• Masers
• Pulsars
• Βαρυτική ακτινοβολία

• Πρώτο εξωπλανητικό σύστημα


Slide 24

Επαναστατική μέθοδος κατασκευής
Συμβολομετρική σύνδεση ανιχνευτών

Ραδιοφωνικά CCD

Πολλοί στόχοι, παρατηρούμενοι συγχρόνως!


Slide 25

The revolution in radio telescopes
Based on phased arrays of receivers

CCD σε ραδιοφωνικά
μήκη κύματος

Ψηφιακή επιλογή
πολλαπλών κατευθύνσεων

Επίπεδοι συνδεδεμένοι συλλέκτες


Slide 26

Πολλαπλές δέσμες

SKA poster (multi-beams)

Πολλαπλοί στόχοι

Μείωση παρεμβολών


Slide 27

1965: Ακτινοβολία υποβάθρου


Slide 28

Το φάσμα μερικών γνωστών ραδιοπηγών
σε ραδιοφωνικά μήκη κύματος


Slide 29


Slide 30