Radioastronomy (in broader sense) is a bunch of methods of remote diagnostics of astrophysical objects by
means of electromagnetic radiation at wavelengths ranging from sub-millimeters to hundreds of meters. It is
a relatively young (approx. 80 years) branch of astronomy. Namely thanks to unprecedented headway in
digital technology it experiences revolutionary development in recent years as can be witnessed by newly
built (LOFAR, ALMA) and planned (SKA) giant observatories. The lecture aims at introducing the audience into basic
principles of methods of radioastronomy and their utilisation.
Last update: T_AUUK (26.04.2016)
Radioastronomie (v širším smyslu) je soubor metod vzdálené diagnostiky astrofyzikálních objektů s využitím
elektromagnetického záření v oblasti vlnových délek od zlomků milimetru po stovky metrů. Jde o poměrně
mladý (cca 80
let) obor astronomie, který nyní díky bezprecedentnímu pokroku digitální techniky zažívá bouřlivý rozvoj, jak
o tom
svědčí nově vybudované (ALMA, LOFAR) nebo plánované (SKA) obří observatoře. Cílem přednášky je seznámit
posluchače se základními principy radioastronomických metod a s jejich využitím pro diagnostiku vesmírné
látky a
procesů v ní probíhajících.
Literature -
Last update: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (14.01.2019)
Seznam doporucené literatury:
---------------------------------------
A.R. Thompson, J.M. Moran, G.W. Swenson Jr.: Interferometry and Synthesis in
Radio Astronomy, Wiley 2001, ISBN: 978-0471254928
J. Budejický, Z. Plavcová, M. Plavec: Radioastronomie, NCSAV Praha 1962
T.L. Wilson, K. Rohlfs, S. Hüttemeister: Tools of Radio Astronomy, Springer
2009, ISBN: 978-3-540-85121-9
J.M. Marr, R.L. Snell, S.E. Kurtz: Fundamentals of Radio Astronomy:
Observational Methods, CRC Press 2015, ISBN:978-1420076769
Lecture notes k letní škole o radiové interferometrii
http://casa.nrao.edu/casa_cookbook.pdf – Referencní prírucka SW CASA
http://www.almascience.org/ - ALMA Science Portal – rozcestník k dalším
zdrojum.
Last update: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (14.01.2019)
Seznam doporucené literatury:
---------------------------------------
A.R. Thompson, J.M. Moran, G.W. Swenson Jr.: Interferometry and Synthesis in
Radio Astronomy, Wiley 2001, ISBN: 978-0471254928
J. Budejický, Z. Plavcová, M. Plavec: Radioastronomie, NCSAV Praha 1962
T.L. Wilson, K. Rohlfs, S. Hüttemeister: Tools of Radio Astronomy, Springer
2009, ISBN: 978-3-540-85121-9
J.M. Marr, R.L. Snell, S.E. Kurtz: Fundamentals of Radio Astronomy:
Observational Methods, CRC Press 2015, ISBN:978-1420076769
Lecture notes k letní škole o radiové interferometrii
http://casa.nrao.edu/casa_cookbook.pdf – Referencní prírucka SW CASA
http://www.almascience.org/ - ALMA Science Portal – rozcestník k dalším
zdrojum.
Syllabus -
Last update: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (14.01.2019)
Introduction to radioastronomy: What kind of information we can acquire – examples from various branches of astronomy. Basic radioastronomical quantities – radio flux, brightness, brightness temperature, polarisation.
Emission mechanisms: Brehmsstrahlung, gyro-synchrotron emission, plasma emission, molecular and atomic transitions at radio wavelengths. Stimulated emission and masers.
Antennas and antenna arrays. Radio detectors from sub-mm up to metric waves.
Non-ideal effects in radioastronomical observations: Antenna, detector and atmospheric effects to measurements; (man-made) interference of signal. Calibration of radio data – general introduction. Signal vs. noise.
Methods of radioastronomy: Radiometry, polarimetry, single-dish imaging, radio spectroscopy, interferometry. Methods of interferometric observations: Sparse antenna rows and phased arrays, aperture synthesis, VLBI. “Active” radioastronomy – radar observations of meteors and asteroids.
Radio spectroscopy: Principles, methods and examples of utilisation. Dynamic spectra of solar radio emissions – diagnostics of fast plasma processes in solar flares. Calibration of spectroscopic data.
Modern radio interferometry – aperture synthesis: Principles and utilisation. Calibration of interferometric data. Interferometric synthesis/imaging: dirty and clean radio image, smallest and largest recoverable scale in the image, methods of image cleaning.
Combined observation with spectral and spatial resolution – Frequency-Agile Arrays – examples. Calibration and synthesis of multi-frequency interferometric data (multi-frequency synthesis – MFS).
Modern radioastronomical observatories – brief overview of parameters and capabilities: LOFAR, ALMA, MUSER, SKA.
Practical examples I.: How to acquire data from a modern radio observatory – case study for ALMA. Preparing observation proposal: Phase I and II. ALMA Observing Tool – your piece of SW for observing proposal preparation. Estimating the parameters of ALMA data by means of CASA simulation toolkit. How to get support fro your project – a network of ALMA Regional Centers (ARCs ) as an infrastructure connecting the user community and observatory.
Practical examples II: Calibration, imaging and analysis of observed data: Introduction to SW package CASA, case study for ALMA.
Last update: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (14.01.2019)
Úvod do radioastronomie: Jaký druh informací nám prináší – príklady z ruzných odvetví astronomie a astrofyziky od asteroidu po aktivní galaxie. Základní radioastronomické veliciny – radiový tok, jas, jasová teplota, polarizace.
Emisní mechanismy: Brehmsstrahlung, gyro-synchrotronové zárení, plazmová emise, zárení molekul a atomu v radiovém oboru. Stimulovaná emise a masery.
Antény a anténní soustavy. Detektory radiové emise od (sub)mm po metrové vlny.
Neideální efekty v radioastronomických mereních: Vliv antény, detekcní soustavy a atmosféry na merení; rušení signálu. Kalibrace radiových merení – obecný úvod. Signál vs. šum.
Radioastronomické metody: Radiometrie, polarimetrie, zobrazování s jednou anténou, spektroskopie, interferometrie. Metody interferometrických pozorování: Rídké anténní rady a fázovaná pole, aperturní syntéza, VLBI. „Aktivní“ radioastronomie – radarová merení meteoru a asteroidu.
Radiová spektroskopie: Principy, metody a príklady využití. Dynamická spektra radiové emise Slunce – diagnostika rychlých plazmových procesu ve slunecních erupcích. Kalibrace spektroskopických dat.
Moderní radiová interferometrie – aperturní syntéza: Principy a využití. Kalibrace interferometrických merení. Interferometrické zobrazování: surová a vycištená radiová mapa, nejmenší a nejvetší zobrazitelná škála, metody cištení obrazu.
Kombinovaná pozorování s frekvencním i prostorovým rozlišením (Frequency-Agile Arrays) – príklady.
Kalibrace a syntéza multifrekvencních interferometrických dat – multifrekvencní syntéza (MFS).
Moderní radioastronomické observatore – strucný prehled kapacit a parametru: LOFAR, ALMA, MUSER, SKA.
Praktické ukázky I: Jak získat data z moderní radiové observatore – príklad pro observator ALMA. Návrh na pozorování: Fáze I a II. ALMA Observing Tool – nástroj na prípravu pozorování. Odhad ocekávaných parametru napozorovaných dat s pomocí simulacních nástroju v SW balíku CASA. Jak získat podporu pro svuj projekt – systém regionálních center ALMA (ARC) jako podpurná infrastruktura spojující uživatelskou komunitu s observatorí ALMA.
Praktické ukázky II: Kalibrace, syntéza (zobrazení) a analýza napozorovaných dat: Seznámení se SW balíkem CASA, príklady pro data z observatore ALMA.
