Astronomia e Astrofísica: Técnicas Observacionais e Instrumentais - FIP10104

Carga horaria: 4h/semana - Creditos: 04

Horário: Segundas e Quartas, às 15:30 hrs, Sala O209

Objetivos: familiarizar os alunos de PG em Astronomia com os conceitos de instrumentação e de observação astronômica; permitir o reconhecimento dos diferentes tipos de observações astronômicas e os dados por elas gerados; capacitar os alunos a escrever propostas completas de observação com instrumentos profissionais. Familiarizar os alunos com as técnicas mais comuns de redução e análise de dados astronômicos, incluindo análise e propagação de erros.

Súmula: Instrumentos da Astronomia moderna; telescópios óticos; conceitos de instrumentação; modos de observação astronômica; detetores em Astronomia; características e efeitos instrumentais; efeitos atmosféricos; conceitos de fotometria; conceitos de espectroscopia; tipos de espectrógrafos; ótica ativa e ótica adaptativa; redução e análise de imagens e espectros ópticos, UV e infra-vermelhos.

Conteúdo:

• Instrumentos da Astronomia moderna: telescópios óticos, radio telescópios, telescópios espaciais.
• Telescópios óticos: refratores e refletores; montagem altazimutal e equatorial; foco Newtoniano, Cassegraniano, Coudé, Nasmyth.
• Conceitos de instrumentação: fonte, imagem, abertura, distância focal, razão focal, amplificação, plano focal, campo, poder de resolução, etc.
• Modos de observação astronômica: astrometria, fotometria, espectroscopia.
• Detetores em Astronomia: placas fotográficas, fotomultiplicadoras, CCDs, Multi-Channel Plates, outros.
• Características e efeitos instrumentais: eficiência, sensitividade, domínio dinâmico, saturação, ruídos instrumentais, sinais de fundo (corrente de escuro, corrente de bias), defeitos.
• Efeitos atmosféricos: absorção, emissão, espalhamento, turbulência, seeing, diferença de fase, escala de coerência.
• Conceitos de fotometria: escala de placa, resolução espacial, contagens instrumentais, fundo de céu, razão sinal-ruído, limite de detecção, sistemas fotométricos.
• Conceitos de espectroscopia: abertura de fenda, escala espacial, direção espacial e de dispersão, redes de difração, domínio espectral, resolução espectral, poder resolutor, espectrofotometria.
• Tipos de espectrógrafos: fenda única, Fabry-Perot, multi-fendas, fibras, Integral Field Units. Interferômetros.
• Ótica ativa e ótica adaptativa: sensores de frente de onda, espelhos deformáveis, estrelas de referência, correções de baixa ordem (tip and tilt), correções de alta ordem.
• Redução e análise de dados: correções instrumentais,
• calibração, medidas fotométricas, medidas espectroscópicas, amostragem, estimativa e propagação de erros.

Bibliografia:

• Observational Astrophysics, F. Lebrun, F. Mignard, S. Lyle, P. Léna. Springer-Verlag, 1998.
• Observational Astrophysics, R. C. Smith, Cambridge University Press. Caps: 1 a 5, 1995.
• Astrophysical Techniques, C. R. Kitchin, Springer-Verlag, 1998.
• Tutoriais de sites de observatorios: LNA (www.lna.br), CTIO (www.ctio.noao.edu), Gemini (www.gemini.edu), ESO (www.eso.org), VLA (www.nrao.edu), etc.

Avaliação: será feita com base em listas de exercícios, um seminário e um projeto de observação astronômica.

Método: aulas expositivas seguindo fundamentos do conteúdo proposto, com aplicação em aula de problemas como exemplo e aplicação de listas de problemas para solução individual e com prazo para entrega. Na seqüência, definição de tópicos de aprofundamento do conteúdo a serem desenvolvidos pelos alunos e apresentados na forma de seminário. Ao final, elaboração de uma proposta de solicitação de tempo de telescópio dentro da área de pesquisa de cada aluno.

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