Kursplan för Radioastronomiska tekniker och interferometri

Kursplan fastställd 2022-02-02 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnRadioastronomical techniques and interferometry
  • KurskodRRY131
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPPHS
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeElektroteknik, Teknisk fysik
  • InstitutionRYMD-, GEO- OCH MILJÖVETENSKAP
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 85117
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0113 Projekt 3 hp
Betygsskala: UG		 3 hp
0213 Tentamen 4,5 hp
Betygsskala: TH		 4,5 hp
  • 12 Jan 2024 em J
  • 03 Apr 2024 fm J
  • 28 Aug 2024 em J

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Grundläggande kunskaper i elektromagnetism.

Syfte

Målet med kursen är att ge studenterna en förståelse av de olika tekniker som används inom radioastronomi och även för de astrofysikaliska frågeställningarna som motiverar radioastronomiska observationer. Under kursen kommer studenterna att lära sig planera ett astronomiskt experiment antingen med användandet av ett enskilt radioteleskop eller med en interferometer, att fastställa nödvändig integrationstid, val av instrument osv. Kursen erbjuder även genomgång av datareduktion av rådata till slutliga bilder och spektra. Nivån av förståelsen skall vara sådan att studenterna ska kunna applicera radioastronomiska tekniker inom sitt yrke som ingenjör eller forskare.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

* Bli medveten om rollen som radioastronomi spelar i undersökningen av universum. 
* Veta om de viktigaste radioastronomiska instrumenten (t ex ALMA, VLA, SKA, LOFAR, VLBI) och deras vetenskapliga syfte. 
* Kunna beskriva vilka fysikaliska kvantiteter som kan mätas med radioteleskop.
* Förstå olika strålningsprocesser som alstrar kontinuerlig och spektrallinjestrålning och källornas natur (t ex molekylära moln eller supermassiva svarta hål).
* Kunna bedöma inom vilket frekvensområde ett spektrum av en typiskt källa (en stjärna, en aktiv galax, osv) kan observeras med olika teleskop.
* Beräkna den vinkelupplösning som behövs för olika typer av forskning (behövs interferometriska observationer?)
* Kunna beskriva och göra enkla beräkningar i grundläggande positionsastronomi.
* Kunna beskriva grundläggande funktioner av ett radioteleskop och dess instrument.
* Veta om lämpliga observationstekniker (t ex frekvens-beam-positions switching).
* Uppskatta nödvändigt signal till brus förhållande och beräkna vilken integrationstid som krävs (radiometerekvationen).
* Planera, genomföra och analysera en astronomisk observation med ett enskilt teleskop.
* Veta om huvudbegränsningarna och styrkorna i radiointerferometri. 
* Förstå begreppen av punktkälla- och ytintensitetskänslighet. 
* Förstå matematiken bakom interferometrin. 
* Visualisera en enkel tvåelements ('non-tracking') interferometer och dess respons från punktkällor.
* Förstå bildrekonstruktionsprocessen.
* Beskriva kalibrering av data. 

Innehåll

Kursen innehåller följande delar:

* Radioastronomi med ett teleskop.
* Fundamentala koncept.
* Grundläggande antennteori.
* Radiomottagare och signalbehandling.
* Observationsmetoder.
* Radioastronomiska källor.
* Spektrallinjeanalys.
* Planera observationer med ett radioteleskop.
* Observera med Onsala rymdobservatoriums 20 meters teleskop.
* Analys av data från ett radioteleskop.
* Två komponents  non-tracking interferometer.
* The tracking interferometer.
* 2D Fourier transform.
* 'uv' täckning för exempelinterferometrar.
* Den obehandlade kartan och obehandlade beamen.
* Brus i interferometribilder.
* Egenskaper hos några av de största interferometrarna man kan ansöka tid hos.
* Planering av en interferometer observation.
* Dekonvolveringsmetoder.
* Fasfel och deras återställande med användning av closure fas och självkalibrering.
* Datareduktion av interferometerdata.
* Design av aperture arrayer.

Organisation

Föreläsningar, räkneövningar, praktisk observation med radioteleskop och datorövningar.

Litteratur

  • Föreläsningsanteckningar
  • Böker (finns också tillgängliga som e-böker på Chalmers bibliotek):
    • Essential Radio Astronomy av J.J. Condon & S.M. Ransom, Princeton University Press, 2016
    •  Tools of Radio Astronomy av K. Rohlfs & T.L. Wilson, Springer Verlag, senaste utgåvan 

Examination inklusive obligatoriska moment

(1) Skriftlig tentamen. 60% av det slutliga betyget. 
(2) Labbrapport (grupparbete), inlämningsuppgifter, muntlig presentation av en artikel. 40% av det slutliga betyget. 

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.