Bakalářská práce

Výzkum Slunce s observatoří ALMA – seznámení se s problematikou a řešení vybraných dílčích otázek

Solar research with ALMA – introduction to the topic and solutions for selected particular problems

Martin Chobola
Anotace

Mikrovlnná interferometrická observatoř ALMA v Chile, postavená a provozovaná v široké mezinárodní spolupráci ESO, NRAO a NAOJ, je jedinečným zařízením pro astronomický výzkum. Přestože se ALMA věnuje především objektům vzdáleného vesmíru, mezi její vědecké cíle také patří i objekty sluneční soustavy, včetně Slunce. Vzhledem k tomu, že velká většina cílů není solární, observatoř přirozeně používá systém …více

Abstract

Microwave interferometric observatory ALMA in Chile, built and operated in a wide international collaboration between ESO, NRAO and NAOJ, is one of the kind facility for astronomical research. Although ALMA focuses mainly on objects in outer space, its scientific goals include objects in the solar system, including the Sun, too. Because of vast majority of the targets is non-solar, the observatory …více

Zadání práce
Mikrovlnná interferometrická observatoř ALMA, postavená a provozovaná v široké mezinárodní spolupráci ESO, NRAO a NAOJ, je jedinečným a špičkovým zařízením pro astronomický výzkum. Od svého vzniku má na kontě mnoho průlomových objevů a byla i naprosto klíčovým elementem globálního VLBI interferometru EHT, který nám v dubnu 2019 přinesl vůbec první snímek blízkého okolí černé díry v galaxii M87.
Přestože se ALMA věnuje především objektům vzdáleného vesmíru, mezi její vědecké cíle patří i objekty sluneční soustavy, včetně Slunce. Vědecký výzkum Slunce s obs. ALMA má – oproti studiu vzdálených objektů – ovšem i svoje zvláštnosti: mimo jiné, kvůli vysokému jasu na mm vlnách a relativnímu pohybu objektů na Slunci (např. skvrn) vůči vzdáleným hvězdám (v důsledku denního pohybu a diferenciální rotace Slunce, což lze popsat vhodnou efemeridou) potřebuje specifickou kalibrační proceduru. Protože emise vždy zabírá celé zorné pole antény, je nutné obrazy získané interferometricky (INT) kombinovat s daty získanými skenováním pomocí jedné antény (tzv. TP data). A protože ALMA je primárně určena pro vzdálený vesmír, pracuje přirozeně v systému rovníkových Ra/Dec souřadnic (ICRS nebo J2000), zatímco standard ve sluneční fyzice, užívaný družicovými i pozemními optickými slunečními dalekohledy, je systém tzv. helio-projektivních kartézských (HPC) souřadnic spojených se středem slunečního disku. Praktické získání vědecky využitelných slunečních radiových map z observatoře ALMA, včetně možnosti jejich přímého navázání na obrazová data z jiných observatoří (pozemních i družicových), je tedy poměrně komplikovaný proces zahrnující (1) specifickou kalibraci a výběr primárních dat, (2) interferometrické zobrazení (imaging) kalibrované datové sady, (3) kombinaci INT obrazů s TP pozorováním, a (4) transformaci získaného výsledného FITS obrazu do systému slunečních HPC souřadnic.
Práce se soustředí na studium celého tohoto postupu a vyústí ve vlastní příspěvek autora k některým jeho krokům. Jejím cílem je důkladné seznámení se s metodou radiové interferometrie, jejími matematickými základy, principy kalibrace dat a získání interferometrického obrazu. Použití metody bude demonstrováno na reálných pozorovacích datech z archivu observatoře ALMA. Konkrétní aplikace se soustředí na sluneční pozorování a jejich specifika – kalibrace, kombinace INT+TP dat, efemerida a transformace souřadnic. Praktickým výstupem práce bude program, který na základě výše zmíněných znalostí získaných rešerší literatury a praktickým zpracováním cvičných reálných dat umožní překládání více-kanálových zobrazení Slunce – ALMA + družicová nebo pozemní optická pozorování – přes sebe. Program zcela jistě najde uplatnění ve vědecké komunitě při multi-frekvenční analýze slunečních pozorování.
  • Thompson, A.R., Moran, J.M., Swenson Jr, G.W. (2001).: Interferometry and Synthesis in Radio Astronomy, Wiley ISBN: 978-0471254928
  • Budějický, J., Plavcová, Z., Plavec, M. (1962): Radioastronomie, NČSAV Praha
  • Wilson, T.L., Rohlfs, K., Hüttemeister, S. (2009): Tools of Radio Astronomy, Springer, ISBN: 978-3- 540-85121-9
  • Marr, J.M., Snell, R.L., Kurtz, S.E (2015): Fundamentals of Radio Astronomy: Observational Methods, CRC Press, ISBN:978-1420076769
Práce zkontrolována:
3. 6. 2020 07:26, RNDr. Miroslav Bárta, Ph.D.
Jazyk práce
angličtina angličtina
Termín obhajoby
24. 6. 2020
Práce byla úspěšně obhájena

Vedoucí

RNDr. Miroslav Bárta, Ph.D.
ext ÚTFA Fyz PřF MU

Oponent

Mgr. Pavel Jáchym, PhD.
Astronomický ústav AV ČR

Masarykova univerzita Přírodovědecká fakulta
Studijní program
Fyzika
  • Přidání souboru

    Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.
  • Další operace se soubory

    Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.
  • Pohled pro experty

    Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.
  • Vyhledávání souborů

    Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.
  • Rychlý přístup k souborům

    Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.