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宇宙の観測において、天体からの信号を測定する基礎原理を理解し、現在の観測における限界を把握することを目的とする。
講義内容：
(1) 電磁波の基本的性質
(2) 光学系の構成と収差
(3) 光の回折と干渉
(4) 可視赤外線の検出器
(5) 光学素子
(6) 可視赤外線分光器の構成
(7) 面分光観測
(8) 撮像観測の信号と雑音
(9) 分光観測の信号と雑音
(10) 赤外線観測の基礎
(11) X線観測の基礎
Understand principles of measurements of astronomical signals, and associated uncertainty of the measurements.
Contents:
(1) Basic properties of electro magnetic wave
(2) Optical components and aberrations
(3) Light diffraction and interference
(4) Detectors for optical and infrared observations
(5) Optical elements
(6) Components in the optical and infrared spectrographs
(7) Integral field spectroscopy
(8) Signal and noise in the imaging observations
(9) Signal and noise in the spectroscopic observations
(10) Basics in the IR observations
(11) Basics in the X-ray observations
宇宙の観測において、天体からの信号を測定する基礎原理を理解し、特に可視光と近赤外線において用いられる装置の構成、天体の観測と解析方法、最近の天文学での観測手法の進展について勉強する。
講義内容
１）各種測定量の定義と理解
２）天体の位置と座標変換
３）望遠鏡と観測装置の構成
４）可視光と赤外線の検出器
５）撮像観測の原理
６）分光観測の原理
7）観測データ解析の統計的手法
８）可視赤外線観測天文学の進展
９) 衛星によるX線や赤外線での観測
Principles of signal measurements in optical and infrared astronomy are reviewed.
1) Definition of various observables
2) Coordinate system in astronomy
3) Telescope and instruments
4) Principles of optical and infrared photon detection
5) Principles of imaging observation
6) Principles of spectroscopic observation
7) Principles of data analysis with statistics
8) Modern astronomy with optical and infrared observations
9) Observation in X-ray and infrared from space
天体からの光を計測する可視光のフォトダイオードを用いた簡単な観測装置を製作し、測定を行う。光子の検出方法の原理を学習し、検出信号をデジタル信号に変換して計測する回路を理解する。さらに実際に増倍回路を製作し、性能を評価することを通して、天文学における実験観測に親しむことを目標とする。
An observational instrument with optical photo-diode will be made in the course. Understand the principles of photon counting system, and circuit to convert the detected photon analog signal into a digital signal. Make a circuit with amplifier, and evaluate the performance of the instrument with astronomical observation.
講義においては天体の測光、撮像、分光観測、データ解析の基本を学習する。
その知識を基に随時夜間の観測実習を行い、望遠鏡の原理と観測の手法を実際に学ぶ。
実習では合同C棟屋上ドームの51cm 望遠鏡にCCD カメラ及び分光装置を取り付けて行う。
この授業で習得を目指す知識と技術は、天文学において観測的な研究を行ってゆく上で必須のものである。
また理論的な研究を行う上でも観測の知識は不可欠である。
本授業は選択科目であるが、宇宙地球物理学科天文学コースの学生は履修することを強く推奨する。
This course provides a grounding in observations with photometric, imaging, and spectroscopic techniques, and analysis methods of the observed data set in modern astronomy.
With basic knowledge given in the lecture, students will experience operations of a 51-cm telescope and observational instruments (CCD camera and spectrograph) equipped on Science Complex C building during night-time aiming for practical understanding of telescope structure and mechanisms, and astronomical observing methods.
The knowledge and skills that students will acquire in this course are essential for observational research in astronomy and even for theoretical studies as well.
It is strongly recommended that students in the astronomy course take this class.
太陽系天体，すなわち惑星や衛星の周辺プラズマや大気の変動現象により生成される放射エネルギーは，可視・赤外・紫外線や電波の形で放射される．この観測から，天体やその周辺で発生する物理プロセスをリモートセンシングすることが可能である．東北大学は，オーロラや惑星微量気体の検出など地球・惑星電磁圏・大気圏の変動現象の観測や大気組成の地上と宇宙からの観測により，数々の成果を挙げてきた．
また，近年の計算機の性能向上とシミュレーション技術の発達により，太陽系天体近傍の物理現象を定量的に理解することが可能となってきた．
本講義では，太陽系天体の物理現象の解明を将来さらに発展させていくに必要な，光・赤外や電波・レーダー計測技術，地球・惑星観測に不可欠な人工衛星・惑星探査機技術，ならびにコンピュータシミュレーション技術について，その基礎を学ぶ．
Energy generated in the solar system, such as planetary atmospheres, small bodies, and surrounding plasmas is emitted as the electromagnetic waves in the visible, infrared, ultraviolet and radio ranges. Remote-sensing observations of these waves are useful to understand the physical processes in/around the solar system objects. Tohoku University has produced many results by the remote-sensing of physical processes in the earth, and planetary magnetospheres, such as the measurements of aurora, planetary trace gases, and atmospheric compositions from the ground and space.
In addition, recent improvements in computer performance and the development of simulation technology bring us quantitative understanding of physical phenomena in the solar system.
In this lecture, we will learn the basics of optical, infrared, ultra-violet, radio wave and radar measurement techniques and satellites and planetary probe engineering which are essential for the earth and planetary observations. We will also learn computer simulation techniques. These techniques are necessary for further elucidation of the physical phenomena in the solar system.
私たちの住む宇宙の全体像を把握する。宇宙にはどのような天体が存在し、宇宙も含め様々な天体がどのように誕生し、進化していくのか、また、そのような天体がどのように観測されるのかを紹介する。天体の誕生や進化においてどのような物理過程が働いているかを紹介する。ここで話題とする天体は、恒星や惑星、系外惑星、中性子星やブラックホール、そして、銀河やその入れ物としての宇宙などである。なるべく最近の観測や理論的展開を紹介しながら講義を進めていく。
The object of this course is to give an introductory knowledge of modern astronomy. In the Universe there are a rich variety of astronomical objects, which include, for example, planets, stars, compact objects, galaxies, and the universe itself. I will talk about how such different astronomical objects are born and evolve in the Universe, mentioning various physical mechanisms important for the processes. I will also touch theoretical and observational topics recently highlighted in astrophysics.
現代天文学の重要な観測手法の一つである電波観測の基礎について解説する。また、電波観測か
ら得られる天文学的知見についても併せて紹介する。
In this lecture I would like to review the basics of radio astronomy observations, which become one of the fundamental tools in modern astronomy. I will also introduce the findings so far made by radio astronomy observations.
現代天文学の重要な観測手法の一つである電波観測の基礎について解説する。また、電波観測か
ら得られる天文学的知見についても併せて紹介する。
In this lecture I would like to review the basics of radio astronomy observations, which become one of the fundamental tools in modern astronomy. I will also introduce the findings so far made by radio astronomy observations.
宇宙の成り立ちやそこにある天体を観測的また理論的に研究する天文学を題材として、研究者がどのように「研究」をしているのかを体験する。具体的には、自ら研究テーマを策定し、研究を遂行し、結果をまとめて発表をする、一連の活動を行う。研究は4-5人程度のチームを組んで行い、チーム内での議論や役割の分担なども含めたグループワークについても身につけてもらう。これらの活動を通じて、題材である天文学のみでなく、より汎用的な「課題を設定する力」「研究を進める力」「チームワーク」「結果を説明する能力」などを身につけてもらい、今後の学部生活でもそれらの能力を生かして有意義に過ごしてもらうことをゴールとする。/ Students will experience how researchers conduct "research" in astronomy, which covers the observational and theoretical study of the formation of the universe and the astronomical objects. Specifically, the students will be involved in a series of activities such as setting their own research themes, carrying out the research, and summarizing and presenting the results. The research will be conducted in teams of about 4-5 members, and participants will learn about group work, including discussions and carry out each role within the team. Through these activities, the goal is to acquire general research skills such as "the ability to set a problem," "the ability to carry out research," "teamwork," and "the ability to explain the results," and to make use of these skills in their future university research beyond astronomy.
まず前半は、銀河の形成・進化を理解する上で必須となる、基礎的な知識（階層的な銀河形成論、現象論的な進化モデル、観測から得られる諸物理量など）をレビューする。その上で、後半は、遠方銀河・銀河団に関する理論モデルや主に可視光から電波の波長帯の観測の進展によって、現在その形成と進化についてどのように理解が進んでいるか、また残された謎は何か、その解決のための将来の展望、などについて述べる。
In the first first, I will review the basic concepts and models/tools (hierarchical galaxy formation model, phenomenological models, derivation of physical quantities from observed data, etc) which are required to understand the formation and evolution of galaxies and clusters of galaxies. In the latter half, I will present the advancement in theoretical models and recent optical-NIR-submm-radio observations with modern facilities, and discuss current understandings, remaining issues, and future prospects on the formation and evolution of galaxies and clusters of galaxies.