Εισαγωγή στην Ραδιοαστρονομία

Το μάθημα αυτό έχει σχεδιαστεί ως μια καθοδηγούμενη περιήγηση στον παράξενο και, κατά διαστήματα, αρκετά χαοτικό κόσμο της ραδιοαστρονομίας. Θα ξεκινήσουμε από τη βασική φυσική της εκπομπής και διάδοσης των ραδιοκυμάτων και στη συνέχεια θα προχωρήσουμε, βήμα προς βήμα, στα όργανα και τις τεχνικές που μας επιτρέπουν να μετατρέπουμε ασθενικά ραδιοσήματα σε πραγματική επιστήμη. Θα καλύψουμε το πώς λειτουργούν τα ραδιοτηλεσκόπια, γιατί ένα μεμονωμένο κάτοπτρο συμπεριφέρεται πολύ διαφορετικά από ένα συμβολόμετρο, πώς οι φασματικές γραμμές αποκαλύπτουν την κίνηση και τη σύσταση του αερίου, και γιατί τα πάλσαρ συγκαταλέγονται στα καλύτερα κοσμικά ρολόγια στο Σύμπαν. Θα εξερευνήσουμε επίσης την πρακτική πλευρά των ραδιοπαρατηρήσεων, συμπεριλαμβανομένων των δεκτών, του θορύβου, της βαθμονόμησης, της απεικόνισης, της ανάλυσης δεδομένων και της αιώνιας μάχης ενάντια στις ραδιοπαρεμβολές — γιατί το Σύμπαν είναι αμυδρό, αλλά τα κινητά τηλέφωνα δεν είναι. Το μάθημα θα καλύψει τόσο την κλασική όσο και τη σύγχρονη ραδιοαστρονομία: παρατηρήσεις με μεμονωμένα ραδιοτηλεσκόπια, φασματοσκοπία ραδιοσυχνοτήτων, πάλσαρ και χρονομέτρηση πάλσαρ, συμβολομετρία, ραδιοαστρονομία υψηλών συχνοτήτων / υποχιλιοστομετρικών μηκών κύματος και VLBI. Θα καλύψουμε επίσης συναρπαστικά σύγχρονα θέματα, όπως το Event Horizon Telescope, οι αναζητήσεις παροδικών φαινομένων και το SETI. Στην πορεία, θα συναντήσουμε μερικά από τα μεγαλύτερα επιστημονικά ερωτήματα του πεδίου: πώς οι γαλαξίες σχηματίζουν άστρα, πώς οι μαύρες τρύπες εκτοξεύουν πίδακες, πώς συμπεριφέρονται οι αστέρες νετρονίων, πώς μπορούμε να απεικονίσουμε τη σκιά μιας μαύρης τρύπας, και αν υπάρχει κάποιος εκεί έξω που εκπέμπει επίτηδες. Στόχος είναι να δοθεί μια στέρεη βάση, χωρίς να θαφτούμε κάτω από περιττές τεχνικές λεπτομέρειες. Στο τέλος του μαθήματος, θα πρέπει να μπορούμε να διαβάζουμε σύγχρονες εργασίες ραδιοαστρονομίας, να καταλαβαίνουμε τι πραγματικά μετρούν τα τηλεσκόπια, και να μη νιώθουμε πλέον ότι το τηλεσκόπιο, τα δεδομένα ή η διαδικασία βαθμονόμησης είναι κάποια σκοτεινή τέχνη που ασκείται από μια μυστική αδελφότητα μάγων με κεραίες. Μέχρι το τέλος του εξαμήνου, οι φοιτητές θα πρέπει να μπορούν να: 

• Εξηγούν τη βασική φυσική της εκπομπής και διάδοσης των ραδιοκυμάτων. • Κατανοούν πώς λειτουργούν τα μεμονωμένα ραδιοτηλεσκόπια και τα συμβολόμετρα. 
• Εκτιμούν την ευαισθησία, τη γωνιακή διακριτική ικανότητα, το μέγεθος της δέσμης, τη θερμοκρασία λαμπρότητας και την ταχύτητα επισκόπησης. 
• Ερμηνεύουν δεδομένα συνεχούς εκπομπής, φασματικών γραμμών, πόλωσης, πάλσαρ και VLBI. • Κατανοούν τις βασικές αρχές του SETI και των αναζητήσεων τεχνοϋπογραφών. 
• Γνωρίζουν τις βασικές αρχές σημαντικών σύγχρονων εγκαταστάσεων και πειραμάτων, όπως τα ALMA, ARGOS, EHT, LOFAR, MeerKAT, FAST, VLA/ngVLA, οι προπομποί του SKA και οι διατάξεις χρονομέτρησης πάλσαρ. 
• Σχεδιάζουν και γράφουν μια απλή πρόταση ραδιοπαρατήρησης. 
• Πραγματοποιούν βασική ανάλυση ραδιοαστρονομικών δεδομένων χρησιμοποιώντας Python και σύγχρονα λογισμικά ανάλυσης, όπως CASA, TEMPO2 κ.ά.