Course Syllabus
Obiettivi
1) Introdurre la strumentazione e le tecniche osservative di base dell’astrofisica;
2) Consentire agli studenti di condurre i primi test ed osservazioni su sorgenti astronomiche.
Contenuti sintetici
Verranno inoltre descritte le proprietà dei Raggi Cosmici e le relative tecniche osservative.
Gli studenti effettueranno alcune misure comprendenti: caratterizzazione di rivelatori; calibrazione del segnale osservato; osservazione di sorgenti celesti.
Programma esteso
Durante la prima parte del corso vengono descritte alcune sorgenti astronomiche ed osservabili astrofisici tra cui: Sole, Luna, Galassia, Radiazione Cosmica a Microonde, Raggi Cosmici. Vengono inoltre introdotte le tecniche e la strumentazione utilizzate nelle osservazioni astrofisiche a diverse frequenze, in particolare nella banda delle microonde che verrà utilizzata in laboratorio. Saranno discussi i seguenti argomenti: antenne, telescopi e ottiche; rivelatori; tecniche fotometriche e spettroscopiche; calibrazione della strumentazione; tecniche di estrazione del segnale e di analisi dei dati.
Nel corso del laboratorio gli studenti verranno suddivisi in gruppi di 3-4 componenti. Ciascun gruppo effettuerà osservazioni di sorgenti celesti tra cui Sole, Luna, Galassia, Radiazione Cosmica a Microonde, Raggi Cosmici. Ai gruppi verranno inoltre proposte misure di caratterizzazione di rivelatori, calibrazione del segnale osservato. Ciascun gruppo dovrà poi analizzare i dati raccolti, riconoscere ed eliminare eventuali segnali spuri, ad es. interferenze radio o emissione atmosferica, e descrivere in una breve relazione i risultati ottenuti, in relazione all’obiettivo prefissato.Prerequisiti
Gli studenti sono tenuti a conoscere i contenuti
dei corsi di fisica generale e dei laboratori seguiti negli anni precedenti.
Modalità didattica
1) Lezioni frontali introduttive: 20-24 ore;
Nel periodo di emergenza Covid-19 le lezioni saranno videoregistrate e si svolgeranno in modalità asincrona.
2) Esperienze in laboratorio: 72-76 ore.
Nel periodo di emergenza Covid-19 le esercitazioni di laboratorio si svolgeranno con presenza parziale degli studenti ed eventuale connessione sincrona da remoto.
Materiale didattico
1) Materiale ed appunti utilizzati durante le lezioni frontali, fornite dal docente.
2) Codici e pacchetti software per l’uso della strumentazione e per l’analisi dei dati raccolti.
3) Per approfondimenti: An introduction to radio astronomy / Bernard F. Burke, F. Graham-Smith. - 4. ed. Cambridge University 2019.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Durata annuale.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
1) Valutazione finale con voto in trentesimi;
2) verifica attraverso una relazione scritta sul lavoro svolto in laboratorio, comprendente le misure effettuate e l’analisi dei dati;
3) successivo colloquio orale
sugli stessi argomenti svolti nella relazione.
Nel periodo di emergenza Covid-19 gli esami orali saranno solo telematici. Verranno svolti utilizzando la piattaforma WebEx e nella pagina e-learning dell'insegnamento verrà riportato un link pubblico per l'accesso all'esame di possibili spettatori virtuali
Orario di ricevimento
Ogni mercoledì lavorativo durante il periodo delle lezioni, dalle 12:30 alle 13:30. Negli altri periodi su appuntamento.
Nel periodo di emergenza Covid-19 i colloqui saranno solo telematici.Aims
1) Introduce instrumentation and techniques for Astrophysics observations;
2) Allow students to get the first experience in sources observation and signal calibration.
Contents
Astronomical sources, techniques and instrumentation used in astrophysics are described for several spectral bands, with particular attention to the microwave band, which will be used during the laboratory activity.
In addition Cosmic Rays an related observational techniques are described.
Students are guided to perform some measurement including: detector characterisation; calibration of observed signals; observation of sky sources.
Detailed program
In the first part astronomical sources and observables are described, among them: Sun, Moon, Galaxy, Cosmic microwave background, Cosmic rays. Techniques and instrumentation used in astrophysics are also described for the several spectral bands, with particular attention to the microwave band used during the laboratory activity. The following items are presented: antennas, telescopes, optics; detectors; photometric and spectroscopic techniques; noise reduction techniques and data analysis.
Students will work in groups of 3-4 people. Each group will carry on observations of sky sources like: Sun, Moon, Galaxy, Cosmic microwave background, Cosmic rays. Groups are then involved in measurements including: detector characterisation; calibration of observed signals. Each group will analyse data and subtract spurious signals like rf interferences or atmospheric emission. Finally groups will describe their activity and discuss results in a short report.Prerequisites
Students are requested to know contents of courses of Physics and Laboratories followed in the previous years.
Teaching form
1) Introductory front teaching: 20-24 hours;
During Covid-19 emergency lectures will be done with asynchronous video registration.
2) Laboratory experimental training: 72-76 hours.
During Covid-19 emergency laboratory activity will be done with partial presence of students and eventual syncrhronous video connection.
Textbook and teaching resource
1) Slides and notes of the introductory lectures, provided by the lecturer.
2) Software codes and packages for driving instruments and data analysis.
3) Reference textbook: An introduction to radio astronomy / Bernard F. Burke, F. Graham-Smith. - 4. ed. Cambridge University 2019.
Semester
Full year (both semesters).
Assessment method
1) Final assessment with the usual score up to 30;
2) evaluation by written report on the activities carried on in laboratory, incuding experimental measurements and data analysis,
3) final interview on the same topics of the report.
During Covid-19 emergency interview will take place via telematic connection. WebEx platform will be used through e-learning page of the class with the public link for virtual attendees.Office hours
Every working Wednesday during the class period, from 12:30 pm to 1:30 pm. Otherwise on request.
During Covid-19 emergency question time for students will take place via telematic connection.Staff
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Massimo Gervasi
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Mario Zannoni