Οπτική και Αστρονομική Οργανολογία

Το Εργαστήριο Αστρονομίας και Εφαρμοσμένης Οπτικής

Το Εργαστήριο Αστρονομίας είναι ένα από τα παλαιότερα εργαστήρια του Πανεπιστημίου Αθηνών και ιδρύθηκε από τον Καθ. Δημ. Αιγινήτη το 1896. Η Εφαρμοσμένη Οπτική προστέθηκε πολύ αργότερα στο ήδη υπάρχον εργαστήριο (δεκαετία 1980). Η ερευνητική και εκπαιδευτική δραστηριότητα του Εργαστηρίου αυτού λαμβάνει χώρα σε διάφορους τομείς, κάνοντας χρήση του εξοπλισμού και των οργάνων που διαθέτει για αστρονομικές παρατηρήσεις του Ήλιου και του νυχτερινού ουρανού, αλλά και άλλων οπτικών εφαρμογών. Μετά την μεταφορά του Εργαστηρίου στις εγκαταστάσεις του παρόντος Τμήματος Φυσικής στην Πανεπιστημιούπολη Ζωγράφου, ξεκίνησαν νέα ερευνητικά και εκπαιδευτικά προγράμμματα στον τομέα της Εφαρμοσμένης Οπτικής από τον Επικ. Καθηγ. Δημ. Παπαθανάσογλου και συνεχίστηκαν από τον Δρ. Κ. Γαζέα.

Σήμερα, το Εργαστήριο Αστρονομίας και Εφαρμοσμένης Οπτικής χρησιμοποιείται για τα παρακάτω εκπαιδευτικά μαθήματα του Τμήματος Φυσικής:

  • Παρατηρησιακή Αστροφυσική
  • Οπτική και Εφαρμογές
  • Εργαστήριο Κορμού Ι
  • Μέθοδοι Αστρονομικής Παρατήρησης και Επεξεργασίας Δεδομένων (μεταπτυχιακό μάθημα)
  • Γενική Αστρονομία Ι (Τμ. Μαθηματικών)


  • Κάθε χρόνο στο Εργαστήριο Αστρονομίας και Εφαρμοσμένης Οπτικής εκπαιδεύονται περίπου 250 φοιτητές του Τμήματος Φυσικής και περίπου 150 φοιτητές του Τμήματος Μαθηματικών. Για τα εκπαιδευτικά μαθήματα το Εργαστήριο είναι εξοπλισμένο με τον απαραίτητο εξοπλισμό, ώστε να πραγματοποιούνται πειράματα βασισμένα σε βασικά οπτικά φαινόμενα, όπως είναι η διάθλαση, η περίθλαση, η συμβολή και η πόλωση του φωτός.














    Επιλεγμένες εικόνες από εγκατεστημένα πειράματα στο Εργαστήριο Αστρονομίας και Εφαρμοσμένης Οπτικής του πανεπιστημίου Αθηνών.



    Οπτικά πειράματα υψηλής ακρίβειας μπορούν να πραγματοποιηθούν σε ειδικά έδρανα και οπτικές τράπεζες, όπως:

  • Συμβολομετρία Fabry-Perot και Michelson
  • Περίθλαση Fresnel και Fraunhofer
  • Ολογραφία
  • Μικροσκοπία
  • Καμπυλότητα και εστιακή απόσταση φακών και κατόπτρων
  • Οπτομετρία
  • Οπτικές Ίνες
  • Οπτική και Laser
  • Ψηφιακή και αναλογική φωτογράφηση και σκοτεινός θάλαμος
  • Πειράματα λανθάνοντος οπτικού κύματος
  • Οπτική φασματοσκοπία (π.χ. φαινόμενο Zeeman)


  • Το Εργαστήριο είναι επίσης εξοπλισμένο με έναν αριθμό αστρονομικών τηλεσκοπίων, φασματογράφων και άλλων αστρονομικών οργάνων, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ερευνητικές και εκπαιδευτικές εφαρμογές.

    Ένα μικρό αλλά πλήρως εξοπλισμένο Μηχανουργείο βρίσκεται εγκατεστημένο στις αίθουσες του Εργαστηρίου, προσφέροντας τη δυνατότητα για κατασκευές, μετατροπές και επισκευές των οργάνων, όταν αυτό απαιτείται. Στο Μηχανουργείο αυτό έχουν κατασκευαστεί με επιτυχία οπτικά και αστρονομικά όργανα, όπως ο φασματογράφος υψηλής ανάλυσης τύπου Littrow (F=80cm), ο αστρικός φασματογράφος, που έχει εγκατασταθεί στο Πανεπιστημιακό Αστεροσκοπείο Αθηνών και ο απαραίτητος εξοπλισμός για τη ρομποτική και τηλεχειρισόμενη λειτουργία του τηλεσκοπίου στο ίδιο Αστεροσκοπείο.




































    Αποτελέσματα από επιλεγμένα πειράματα, τα οποία έχουν πραγματοποιηθεί στο Εργαστήριο Αστρονομίας και Εφαρμοσμένης Οπτικής του Πανεπιστημίου Αθηνών.




    Αστρικός Φασματογράφος

    Τον Ιούλιο του 2006 κατασκευάστηκε ένας αστρικός φασματογράφος μέτριας ανάλυσης στο Εργαστήριο Αστρονομίας και Εφαρμοσμένης Οπτικής του Πανεπιστημίου Αθηνών από τον Επ. Καθηγ. Δ. Παπαθανάσογλου και τον Δρ. Κοσμά Γαζέα. Το όργανο αυτό κατασκευάστηκε αρχικά για εργαστηριακές εφαρμογές και μετατράπηκε αργότερα για αστρονομική χρήση. Η εγκατάσταση του αστρικού φασματογράφου στο τηλεσκόπιο του Πανεπιστημίου Αθηνών έγινε επιτυχώς στις 22 Ιουλίου 2006, αλλά και στο τηλεσκόπιο του Αστεροσκοπείου Κρυονερίου το 2008. Από τα πρώτα κι όλας αποτελέσματα φάνηκαν οι αυξημένες δυνατότητες του αστρικόυ φασματογράφου και οι πρώτες ανακοινώσεις/δημοσιεύσες δεν άργησαν να έρθουν (8ο συνέδριο ΕΛΑΣΕΤ - Σεπτέμβριος 2007). Μέχρι σήμερα έχει δημιουργηθεί ένας κατάλογος αστρικών φασμάτων για νάνους αστέρες της Κύριας Ακολουθίας, ενώ η μελέτη αυτή επεκτείνεται σε αστέρες και άλλων τάξεων λαμπρότητας με απώτερο σκοπό τη δημιουργία ενός άτλαντα φασμάτων και την φασματική ταξινόμηση οποιουδήποτε αστέρα λαμπρότερου από 9 mag.














    Ο αστρικός φασματογράφος είναι εγκατεστημένος στο τηλεσκόπιο του Πανεπιστημιακού Αστεροσκοπείου Αθηνών και πραγματοποιεί παρατηρήσεις με κύριο σκοπό τη φασματική ταξινόμηση αστέρων.




    Μειωτής Εστιακής Απόστασης

    Το 2004 εγκαταστάθηκε ένας μειωτής εστιακής απόστασης (focal reducer) f/6.3 στο τηλεσκόπιο του Αστεροσκοπείου Κρυονερίου. Αυτή η εγκατάσταση κατέληξε σε διεύρυνση του οπτικού πεδίου του τηλεσκοπίου κατά 4 φορές (400%), με άμεσο αντίκτυπο στην ευκολότερη στόχευση των ουράνιων αντικειμένων από το τηλεσκόπιο, την πιο γρήγορη φωτομετρία (κατά έναν παράγοντα 4 και πάλι) και την ύπαρξη περισσότερων αστέρων βαθμονόμησης στο οπτικό πεδίου που παρατηρείται κάθε φορά. Ο εξοπλισμός αυτός εγκαταστάθηκε μόνιμα πλέον στο τηλεσκόπιο από το 2013, έπειτα από συννενόηση με το Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών (ΕΑΑ), και πλέον οι φωτομερικές παρατηρήσεις πραγματοποιούνται πολύ ευκολότερα.




























    Ο μειωτής εστιακής απόστασης και η προσαρμογή του στο τηλεσκόπιο σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε στο Πανεπιστήμιο Αθηνών και εγκαταστάθηκε στο Αστεροσκοπείο Κρυονερίου, προσφέροντας ένα οπτικό πεδίο 5x5 arcmin (σε σύγκριση με το αρχικό 2.5x2.5 arcmin).




    Differential Image Motion Method (DIMM)

    Η μέθοδος Differential Image Monitoring Method (DIMM) είναι η πιο εξελιγμένη μέθοδος μέτρησης της ατμοσφαιρικής διαταραχής από μια περιοχή παρατήρησης. Η μέθοδος αυτή έχει χρησιμοποιηθεί αρκετές φορές στο παρελθόν, αλλά ουδέποτε στην Ελλάδα μέχρι το 2002. Την περίοδο Ιούλιος-Οκτώβριος 2002 ο απαραίτητος εξοπλισμός για τέτοιου ειδους μετρήσεις εγκαταστάθηκε στον Αστρονομικό Σταθμό Κρυονερίου Κορινθίας στην Ελλάδα, υπό την καθοδήγηση και επίβλεψη του Δρ. Αιμίλιου Χαρλαύτη και την πολυτιμη βοήθεια του φίλου και συναδέλφου Κωνσταντίνου Σταθούλη. Ενώ έκανα την εγκατάσταση του εξοπλισμού, πραγματοποίησα αρκετές παρατηρήσεις λαμπρών αστέρων με σκοπό τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής διαταραχής, σε μια από τις πιο σημαντικές περιοχές αστρονομικής παρατήρησης στην Ελλάδα. Ένα μέσο "seeing" που μετρήθηκε από τον Αστρονομικό Σταθμό Κρυονερίου άγγιζε τις τιμές των 0.68" και 1.42" κατά την περίοδο του Ιουλίου και Οκτωβρίου 2002 αντίστοιχα. Επίσης έγινε σύγκριση των μετρήσεων αυτών με τη μέθοδο Hartmannn του ESO-standard DIMM και βρέθηκαν τα ίδια αποτελέσματα με σφάλμα μόλις 0.05". Οι οπτικές συσκευές και ο εξοπλισμός μεταφέρθηκε στο Αστροσκοπείο Χελμού για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής διαταραχής γύρω από το τηλεσκόπιο διαμέτρου 2.3 m στον Χελμό.














    Οπτικές και μηχανικές διατάξεις που έχουν κατασκευαστεί για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής διαταραχής με τη μέθοδο DIMM και έχουν εγκατασταθεί στο Αστεροσκοπείο Κρυονερίου το 2002.




    Wide Angle Search for Planets (WASP)

    Το πρόγραμμα παρατήρησης εξωπλανητών με όνομα Wide Angle Search for Planets (WASP) ξεκίνησε το 2000 από το νησί La Palma στις Καναρίους Νήσους. Ο κύριος στόχος του προγράμματος είναι η ανίχνευση εξωπλανητών με τη μέθοδο της διάβασης. Η προσωπική μου ενασχόληση με το θέμα των εξωπλανητών ξεκίνησε το 2001, όταν το πρόγραμμα WASP και ο εξοπλισμός του έφτασε στην Ελλάδα. Η πρώτη έκδοση του προγράμματος (WASP0) κατασκευάστηκε από τον Don Pollacco στο Queens University Belfast, χρησιμοποιώντας έναν ευρυγώνιο φακό (9 μοίρες οπτικό πεδίο) διαμέτρου 6.3 cm, εστιακού λόγου f/2.8 και μια CCD camera (Apogee 10, 2Kx2K chip, 16-arcsec pixels). Το WASP0 είναι τοποθετημένο παράλληλα (piggy back) σε ένα μεγαλύτερο εμπορικό τηλεσκόπιο, το οποίο χρησιμοποιείται μόνο για οδήγηση. Οι πρώτες εικόνες με αυτόν τον εξοπλισμό έχουν ληφθεί στις 10 Ιουνίου 2000. Το διάστημα μεταξύ 20 Ιουλίου - 20 Αυγούστου 2000 ο Yanni Tsapras και ο Dave James πραγματοποίησαν παρατηρήσεις στο πεδίο του αστερισμού του Δράκοντα με το WASP0 από το La Palma των Καναρίων Νήσων. Από τον Οκτώβριο 2001 μέχρι τον Μάιο του 2002 το WASP0 παρατηρούσε από το Αστεροσκοπείο Κρυονερίου στην Ελλάδα. Σε αυτήν την περίοδο έλαβα ενεργό συμμετοχή στο πρόγραμμα, υπό την επίβλεψη του Δρ. Αιμιλίου Χαρλαύτη και την πολύτιμη βοήθεια του φίλου και συναδέλφου Κωνσταντίνου Σταθούλη. Στο πλαίσιο αυτού του διεθνούς προγράμματος εγκατέστησα εξ ολοκλήρου και λειτούργησα τον εξοπλισμό και εκτέλεσα φωτομετρικές παρατηρήσεις στα πεδία του αστερισμού του Δράκοντα και των Υάδων (αστερισμός του Ταύρου). Το πρόγραμμα αυτό κατέληξε στην ανακάλυψη πολλών μεταβλητών αστέρων και περίπου 150 GByte δεδομένων σε εικόνες, τα οποία αναλύονται. Στο πρόγραμμα αυτό παρατηρήθηκε και ο γνωστός εξωπλανήτης HD 209458b. Σήμερα, ο απόγονος του προγράμματος WASP0, το πρόγραμμα SuperWASP είναι πολύ πιο οργανωμένο και αποτελείται από δύο εγκαταστάσεις ρομποτικών τηλεσκοπίων στην La Palma και στην Νότια Αφρική. Λειτουργούν συνεχώς για όλο τον χρόνο, προσφέροντας πλήρη κάλυψη των δύο ημισφαιρίων του ουράνιου θόλου.













    Το WASP0 μεταφέρθηκε στην Ελλάδα από τα Κανάρια Νησιά και λειτούργησε στο Αστεροσκοπείο Κρυονεριου κατά την περίοδο 2001-2002. Ο οπτικός και μηχανικός εξοπλισμός που απαιτήθηκε για τη λειτουργία του εγκαταστάθηκε από τον Δρ. Κοσμά Γαζέα και τον Κωνσταντίνο Σταθούλη, υπό την επίβλεψη του Δρ. Αιμίλιου Χαρλαύτη.




    Ρομποτικό και πλήρως τηλεχειριζόμενο τηλεσκόπιο

    Το τηλεσκόπιο του Πανεπιστημιακού Αστεροσκοπείου Αθηνών έχει διάμετρο 0.4 m και εστιακό λόγο f/8. Κατασκευάστηκε από την Αμερικανική εταιρεία DFM και λειτουργεί από τον Νοέμβριο το 1999 στις εγκαταστάσεις του Τμήματος Φυσικής του ΕΚΠΑ. Το τηλεσκόπιο συγκαταλέγεται στη γενιά των ρομποτικών τηλεσκοπίων, εφόσον δίνεται η δυνατότητα στον χρήστη να χειρίζεται το τηλεσκόπιο μέσω υπολογιστή. Από τον Αύγουστο του 2012 όμως, το τηλεσκόπιο και ο θόλος μπορούν να λειτουργήσουν εξολοκλήρου με τηλεχειρισμό με τη χρήση του διαδικτύου, χάρη στις μηχανικές και ηλεκτρονικές μετατροπές που έγιναν από τον Δρ. Κ.Γαζέα. Από τότε το τηλεσκόπιο στο Πανεπιστημιακό Αστεροσκοπείο Αθηνών είναι το πρώτο ρομποτικό και πλήρως τηλεχειριζόμενο τηλεσκόπιο, που λειτουργεί σε Ελληνικό ίδρυμα.






















    Το πρώτο ρομποτικό και πλήρως τηλεχειριζόμενο τηλεσκόπιο στην Ελλάδα έχει αγγίξει το 75% της ετήσιας χρήσης (~280 νύχτες παρατήρησης ετησίως), ενώ περισσότερο από 50% από αυτές είναι άριστης ποιότητας.




    Συνεργάτες

    Συνεργάτες ερευνητές σε προγράμματα που αφορούν τον τομέα της Οπτικής και της Οπτικής Οργανολογίας:

  • Kosmas Gazeas, Dimitrios Papathanassoglou - University of Athens, Greece
  • George Balogiannis - National Technical University of Athens, Greece


  • Δημοσιεύεσεις

    Δημοσιεύσεις και ανακοινώσεις σε ερευνητικά θέματα που άπτονται του τομέα της Οπτικής και της Οπτικής Οργανολογίας:

  • Gazeas, K. D.; Papathanassoglou, D. A., "Applications of the Stellar Spectrograph of the University of Athens Observatory", 2010, ASPC, 424, 433

  • Gazeas K.D., "Increasing the field of view at the Kryoneri’s Cassegrain telescope", 2006, AIPC, 848, 896

  • Gazeas, K.D.; Papathanasoglou, D.A., "A laboratory analog of the Michelson stellar interferometer", 2006, "EuroSummer School: Observation and Data Reduction with the Very Large Telescope Interferometer", Goutelas, Marcoux, France, June 4-16, 2006.


















































  •  

     
    Η σελίδα αυτή δημιουργήθηκε από τον Κ.Γαζέα, και είναι βασισμένη σε πρότυπο της σελίδας: Free CSS Templates