«Инфракрасная астрономия»
Описание курса:
Курс «Инфракрасная астрономия» предназначен для студентов старших курсов астрономического отделения физического факультета и факультета космических исследований МГУ и представляет собой введение в современный раздел экспериментальной астрономии, связанный с наблюдениями в инфракрасном диапазоне длин волн. Под инфракрасным понимается диапазон длин волн от 1 до 500 мкм, наблюдения в котором существенно отличаются от наблюдений, проводимых как в оптическом диапазоне, так и в радиодиапазоне. Развитие инфракрасной астрономии началось достаточно поздно. Можно сказать, что до конца 60-ых годов 20 века в инфракрасном диапазоне наблюдалось считанное число астрономических объектов. Лишь Two-Micron Sky Survey, законченный к концу 60-ых годов, показал, что объектов, видимых в инфракрасном диапазоне много, а запущенный в 1983 г. спутник IRAS – что их очень много. Можно сказать, что после этого инфракрасные наблюдения стали активно применяться при исследовании всех классов астрономических объектов, а также привели к открытию новых классов объектов. Развитие приемников инфракрасного излучения и методик наблюдений, запуск нескольких инфракрасных телескопов в космос (COBE, MSX, ISO, Akari, Spitzer, Herschel, WISE, JWST и др.) привели к бурному развитию инфракрасной астрономии. Однако, очень широкий спектральный диапазон и связанное с этим различие техники и методики наблюдений в ближнем, среднем и дальнем ИК, особенности редукции данных и интерпретации получаемых результатов затрудняют самостоятельное изучение этой области экспериментальной астрономии. Поэтому основная цель курса – дать общее представление о технике инфракрасной астрономии, методиках наблюдений и редукции данных. Отдельной важной темой для студентов МГУ является использование университетских инфракрасных приборов, установленных и готовящихся к установке на телескопах наших обсерваторий (это классический одноэлементный фотометр диапазона 1-5 мкм, современная камера-спектрограф ASTRONIRCAM диапазона 1-2.5 мкм и строящаяся ИК-камера диапазона 3-5 мкм). Будут подробно рассмотрены особенности этих приборов и методики наблюдения и обработки данных.
План курса:
Лекция 1
История развития ИК астрономии. Гершель: открытие ИК излучения. Попытки наблюдений Солнца, солнечной короны, Луны, планет, звезд в 19 веке. Излучение АЧТ. Небо в ИК диапазоне: вид спектров различных классов небесных объектов.
Лекция 2
История ИК астрономии первой половины 20-века. Развитие ИК астрономии в 60-80 гг. Вклад в него соотечественников. Прозрачность земной атмосферы, поглощающие агенты. Окна прозрачности. Зависимость пропускания атмосферы от высоты/ давления, влажности (PVW).
Лекция 3
Фон неба в ИК диапазоне. Основные составляющие: заатмосферные источники излучения и земная атмосфера. Излучение атмосферы: OH-, airglow, облака. Переменность вклада атмосферы в яркость фона неба – основной источник погрешностей. Зависимость от времени, высоты, влажности (PVW).
Лекция 4
Фотометрические системы ближнего и среднего ИК диапазонов. Фотометрические полосы некоторых космических проектов. Величина и закон межзвездного покраснения в ИК диапазоне.
Лекция 5
Приемники ИК излучения. Классификация. Шумы приемников. Фотовольтаические детекторы. Внутренний фотоэффект.
Лекция 6
Тепловые детекторы. Охлаждение детекторов, влияние на характеристики. Матричные приемники.
Лекция 7
Свойства материалов в ИК диапазоне: пропускание, отражение, рассеяние. Оптические элементы ИК приборов. Лабораторные и калибровочные источники излучения.
Лекция 8
Наземный ИК телескоп: особенности конструкции. Требования к месту размещения ИК телескопа. Обзор ИК телескопов мира.
Лекция 9
Космический ИК телескоп. Общие принципы компоновки, защита от паразитной засветки, типы используемых орбит, охлаждение телескопа и приемной аппаратуры.
Лекция 10
Классические ИК фотометры. Криостаты. Принципы работы на примере одноэлементного охлаждаемого ИК-фотометра ГАИШ на диапазон 1-5 мкм. Компоновка, стратегия наблюдений, методика обработки получаемых данных.
Лекция 11
Современные камеры ближнего ИК-диапазона. ИК-камера КГО ГАИШ ASTRONIRCAM: компоновка, стратегия наблюдений, методика обработки получаемых данных.
Лекция 12
Основные типы ИК приемной аппаратуры современных специализированных обсерваторий. Принципы работы, особенности конструкции.
Лекция 13
Наземные ИК обзоры (2MASS, DENIS, UKIRT и др.). Фотометрические системы, полнота, точность. Редукция данных из одной системы в другую. Связь с оптическими обзорами. Принципы создания обзоров всего неба в ИК диапазоне. Современные проекты.
Лекция 14
Космические ИК обзоры (IRAS, COBE, MSX, AKARI, WISE). Принципы работы космических обзорных проектов в ИК диапазоне.
Лекция 15
Космические ИК обсерватории (ISO, Spitzer, JWST и др.). Инструменты, примеры полученных данных.
Лекция 16
Принципы редукции ИК наземных наблюдений: фотометрия и спектроскопия.
Лекция 17
Использование данных, полученных в ИК диапазоне: исследование молодых звезд, околозвездные пылевые оболочки, метод IRFM, LIRGs.
Лекция 18
Перспективы развития наземной и космической ИК астрономии. Планируемые к реализации космические и наземные проекты.
