1 / 21

第 ２ 回 赤外線～ミリ波天文学 の 基礎 知識

第 ２ 回 赤外線～ミリ波天文学 の 基礎 知識. 平成 24 年度 新潟大学理学部物理学科　 集中 講義 松原英雄（ＪＡＸＡ宇宙研）. 電磁波の波長. 可視光観測. 赤外観測. X 線観測. 電波観測. 波長　　　 5m 1cm 10μm 500nm 250nm 0.5nm 0.5pm. 色々な波長で観測すると、可視光とは全く違った宇宙が見えてくる. 大気の吸収・放射がない。 波長 1-1000 ミクロン全域で観測可能 「赤外で暗い夜空」が得られる. スペースからの 観測の利点.

zena
Download Presentation

第 ２ 回 赤外線～ミリ波天文学 の 基礎 知識

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第２回赤外線～ミリ波天文学の基礎知識 平成24年度新潟大学理学部物理学科　 集中講義 松原英雄（ＪＡＸＡ宇宙研）

  2. 電磁波の波長 可視光観測 赤外観測 X線観測 電波観測 波長　　　 5m1cm10μm 500nm 250nm 0.5nm 0.5pm 色々な波長で観測すると、可視光とは全く違った宇宙が見えてくる

  3. 大気の吸収・放射がない。 波長1-1000ミクロン全域で観測可能 「赤外で暗い夜空」が得られる スペースからの観測の利点 赤外～サブミリ波波長帯における地球大気の透過スペクトル（上段）と、放射スペクトル（下段）を色々な高度から天空を観測した場合について比較したもの。高度250km以上の衛星軌道ではじめて、惑星間塵の放射など宇宙起源の拡散放射しか存在しない「暗い夜空」が得られる。

  4. 地上からの可視・赤外線観測の際の背景光（１）地上からの可視・赤外線観測の際の背景光（１） http://www.kusastro.kyoto-u.ac.jp/~iwamuro/LECTURE/OBS/atmos.html

  5. 地上からの可視・赤外線観測の際の背景光（２）地上からの可視・赤外線観測の際の背景光（２）

  6. 大気の透過率（近中間赤外） “Astrophysical Quantities”

  7. SDSSフィルターシステム Fukugita et al. (1996)

  8. 高度５６００ｍまで上ると・・（１）近赤外 www.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/TAO/pjbook/chap7.pdf

  9. 高度５６００ｍまで上ると・・（２）中間赤外高度５６００ｍまで上ると・・（２）中間赤外 • 赤がPWV=0.38mm、青がPWV=0.91mm であり、各々高度5600m、4200m での水蒸気条件上位10%相当。

  10. 高度５６００ｍまで上ると・・（３）23－40mm

  11. 大気の透過率（サブミリ波）

  12. ＡＬＭＡサイト（チリ、標高5000m） ALMAはミリ波サブミリ波電波干渉計(Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) • 日、北米、欧、台湾、チリの国際協力 • – チリ北部標高5000mの乾燥大地に設置 • – アンテナ台数：12 m 54 台、7m 12 台 • – 波長10 mmから0.35 mmをカバー • 2011年8月、16台のアンテナが稼働 heapa.astro.isas.ac.jp/activity/2011/heapaws11/presen/6-2saito.pdf

  13. 等級の定義

  14. 電磁波の検出方法 • 直接検出 • 「量子型」検出器：フォトダイオード等 • 半導体のバンドギャップ（　EG）で決まるカットオフ周波数nc（hnc = EG） • 熱型検出器（ボロメータ） • どの波長にも感じるが、高い感度の実現には極低温が必要 • ヘテロダイン検出 • 光を波として検出する。どちらかの偏波のみ測定。 • 受信電力を温度単位で計測。

  15. 電波天文：アンテナとヘテロダイン受信 受信機雑音：　TRX=50-200K @ 300GHz （ほぼ周波数に比例して悪化）：　

  16. 直接検出器の感度限界 • 雑音等価電力　( W/Hz1/2) • 中心周波数n、バンド幅Bの電磁波の検出限界。ここでPは背景光の電力で（TBは輝度温度） • 受信機雑音にこれを換算すると • n=300GHz、B=50GHz大気の温度300K、透過率80%、装置効率60%とすると • TB=300*(1-0.8)*0.6=36K　P=50pW  NEP = 2.6 x 10-16 W/Hz1/2 TRX~60K

  17. 光の干渉 • 単色二光波の干渉 • 波数　 • 重なる場所での電場は (3.7) • 二光波の強さが同じ（=1)なら

  18. 光の干渉（２） • 広帯域光の干渉 • 波長幅　　　　　　波数　　の幅 （中心波数　　　）の波長帯の光のどの振幅も一定の場合：(3.9) という干渉じまができる。 干渉縞の「波束」

  19. 光の干渉（３） • ホイヘンスーフレネルの原理 • 平面波が開口に入射した直後は、明瞭な開口の形が見える • 伝播するに従って形が変化 • 非常に遠方では開口の形と波長で決まるあるパターン（フラウンホーファー回折）

  20. 開口による回折とその像 • フラウンホーファー回折の電場は、二次元フーリエ変換の式になる

  21. 瞳関数と点像分布関数

More Related