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CURSO:RADIOASTRONOMIA
TRADUCCION:RADIOASTRONOMY
SIGLA:ASP5401
CREDITOS:10 UC/6 SCT
MODULOS:02
CARACTER:OPTATIVO
TIPO:CATEDRA
CALIFICACION:ESTANDAR
NIVEL FORMATIVO:MAGISTER


I.DESCRIPCIÓN DEL CURSO

El curso entrega una introduccion general a la radio astronomia, incorporando aspectos tecnicos y cientificos de esta ciencia experimental. Las radio-frecuencias nos entregan informacion sobre los procesos frios del Universo, abarcando una amplia gama de fenomenos que son invisibles para los grandes telescopios opticos y que involucran a la gran mayoria de los objetos en el Universo. Del mismo modo nos permiten detectar objetos o fenomenos extremadamente distantes, que nos ense?an sobre los origenes del Universo, tales como el Fondo Cosmico de Microondas. Aqui revisaremos algunos de los fenomenos mas importantes, asi como los instrumentos y tecnologia necesarias para observarlos. Ademas, se describiran tecnicas de observacion, entregando las herramientas basicas para usar radio telescopios, como por ejemplo ALMA. El curso se compone de 4 experiencias de laboratorio, en paralelo con clases teoricas y experimentales, abarcando los contenidos del curso bajo la filosofia de aprender haciendo. Gran parte de las experiencias se realizan usando los radiotelescopios del Instituto de Astrofisica, en modo independiente o interferometro, desarrollando competencias en estas tecnicas.


II.RESULTADOS DE APRENDIZAJE

- Entregar las herramientas basicas necesarias para quien quiera desarrollarse en el area de radio astronomia, integrando la perspectiva cientifica con la instrumental.
- Obtener una vision general de los procesos y objetos astrofisicos estudiados en las bandas de radio, asi como las tecnicas instrumentales utilizadas, las cuales estan intimamente ligadas con el trabajo observacional.
- Obtener conocimientos practicos a traves de experiencias de laboratorio.


III.CONTENIDOS

1.Historia y fundamentos de la Radioastronomia.
1.1.La importancia de la radioastronomia en astrofisica.
1.2.La ventana de ondas de radio y las bandas de interes (espectro electromagnetico). Limitacion atmosferica y lugares propicios para RA.
1.3.Objetos radioastronomicos importantes.
1.4.Sistemas de coordenadas. Referencias de tiempo y posicion.

2.Mecanismos de Radioemision.
2.1.Conceptos generales: Potencia, potencia espectral, luminosidad y teoria de transferencia.
2.2.Radiacion termica: cuerpo negro de Planck, Boltzman, Wien y ley de Rayleigh-Jeans.
2.3.Emision de Bremsstrahlung, de Compton, ciclotron y sincrotron.
2.4.Lineas espectrales: coeficientes de Einstein, atomos y moleculas. Hidrogeno neutro, lineas moleculares y de recombinacion.
2.5.Ejemplos de objetos astronomicos y sus mecanismos de emision en las bandas de radio (El sol, nubes de HII, super-novas, pulsares, fuentes extragalacticas y el CMB).

3.Fundamentos de propagacion electromagnetica.
3.1.Las ecuaciones de onda de Maxwell.
3.2.Ondas planas y velocidad de grupo.
3.3.Polarizacion de ondas.
3.4.Propagacion, lineas de transmision (guias de ondas, cornetas, etc), adaptacion de impedancia.

4.Procesamiento de se?al y receptores.
4.1.Procesos estocasticos estacionarios.
4.2.Ruido gaussiano, coloreado y correlado (RFI)
4.3.Instrumentacion e instrumentos en radioastronomia: acopladores, mixers, osciladores, aisladores, detectores, instrumentos de medicion.
4.4.Limites de sensibilidad de receptores.
4.5.Figura de ruido, temperatura de ruido, se?al/ruido, sistemas en cascada.
4.6.Sistemas de ?backend? (espectometros de Fourier, correladores, detectores continuos de potencia).
4.7.Sistemas de recepcion (?front end?): ruido, temperatura y parametros Y.
4.8.Receptores coherentes, receptor heterodino, bolometros (monodetectores y arreglos) receptores de correlacion, polarimetria y espectrometria.
4.9.Criostatos y criogenia.

5.Antenas (Radiotelescopios)
5.1.Campos de radiacion.
5.2.El dipolo de Hertz.
5.3.Teorema de reciprocidad.
5.4.Configuraciones, y Geometrias.
5.5.Parametros de antenas y dise?os parabolicos.
5.6.Quasioptica.

6.Interferometria
6.1.Resolucion angular.
6.2.Interferometro basico de dos elementos.
6.3.Apertura sintetica.
6.4.Sintesis de imagenes.

7.Metodos de observacion.
7.1.La atmosfera terrestre.
7.2.Procedimientos de calibracion.
7.3.Observacion continua.
7.4.Trayectorias.
7.5.El problema de confusion.


IV.ESTRATEGIAS METODOLOGICAS

-4 experiencias de laboratorio grupales
-Catedras
-Ayudantias
-Clases de laboratorio
-Exposiciones y charlas


V.ESTRATEGIAS EVALUATIVAS

-4 informes de laboratorio individuales: 80%
-Controles semanales: 20%


VI.BIBLIOGRAFIA

Bibliografia Minima:

T.L. Wilson, K. Rohlfs, S. Huttemeister. ?Tools of Radio Astronomy?, 4ta edicion, Springer-Verlag, Berlin.

T.L. Wilson, S. Huttemeister. ?Tools of Radio Astronomy: Problems and Solutions?, Springer-Verlag, Berlin, 2005.

B.F. Burke, F. Graham-Smith. ?An Introduction to Radio Astronomy?, 2da edicion, Cambridge University Press, Cambridge, 2002.

A. R. Thompson, J. M. Moran, G. W. Swenson. ?Interferometry and Synthesis in Radio Astronomy?, John Wiley & Sons, Weinheim, 2004.

G. Rybicki, A. Lightman. ?Radiative Processes in Astrophysics?, Wiley-VCH, 2004.

Jacob W. M. Baars. ?The Paraboloidal Reflector Antenna in Radio Astronomy and Communication?, Springer, 2007.


Bibliografia Complementaria:

N/A


PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE
FACULTAD DE FISICA / MARZO 2015