Radioastronomía
(Curso Académico 2024 - 2025)

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• CE1 - Comprender los esquemas conceptuales básicos de la Astrofísica
• CE2 - Comprender la estructura y evolución de las estrellas
• CE9 - Comprender la instrumentación utilizada para observar el Universo en los diferentes rangos de frecuencia

• CG2 - Comprender las tecnologías asociadas a la observación en Astrofísica y al diseño de instrumentación
• CG4 - Evaluar los órdenes de magnitud y desarrollar una clara percepción de situaciones físicamente diferentes que muestren analogías permitiendo el uso, a nuevos problemas, de sinergias y de soluciones conocidas

• CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación
• CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios
• CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios
• CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo

• CX11 - Comprender las técnicas usadas por la radioastronomía

1. Introducción y conceptos básicos (6 horas)
   • Perspectiva histórica. Principales descubrimientos.
   • La ventana atmosférica de ondas de radio. Principales procesos astrofísicos de emisión en radio.
   • Definiciones básicas. Intensidad específica. Densidad de flujo. Intensidad total. Flujo total. Luminosidad espectral. Luminosidad bolométrica.
   • Emisión de cuerpo negro. Ley de Planck. Aproximación RJ. Temperatura de brillo.
   • Ecuación de transporte radiativo.
   • Absorción y emisión atmosféricas.
2. Radiotelescopios y radiómetros (8 horas)
   • Diseño general de un radiotelescopio. Montura, óptica, front-end, back-end.
   • Diagrama de recepción. Lóbulo principal, lóbulos laterales. Resolución angular. Ángulo sólido de la antena, del lóbulo principal, y eficiencia del haz.
   • Teorema de reciprocidad.
   • Ganancia y directividad. Apertura eficaz y eficiencia de apertura.
   • Temperatura de antena y temperatura de sistema. Flujo medido por la antena. Sensibilidad de la antena.
   • Ruido disipado en un radiómetro. Ruido blanco y ruido 1/f. Fluctuaciones de ganancia. Teorema de Nyquist. Temperatura de ruido.
   • Ecuación del radiómetro ideal. Ecuación del radiómetro real. Sensibilidad y señal a ruido.
3. Procesos de emisión en el radio-continuo (8 horas)
   • Emisión térmica de cuerpo negro. Temperatura de equilibrio. Aplicaciones astrofísicas: emisión en radio del Sol en calma, planetas, Luna.
   • Emisión pseudotérmica del polvo interestelar.
   • Emisión libre-libre. Emisión producida por una carga acelerada (ecuación de Larmor). Régimen ópticamente delgado y ópticamente grueso. Aplicaciones astrofísicas: regiones H II.
   • Emisión sincrotrón. Potencia total emitida. Espectro. Aplicaciones astrofísicas: remanentes de supernova.
   • Fondo Cósmico de Microondas. Efecto Sunyaev-Zel’dovich en cúmulos de galaxias.
   • Otras aplicaciones astrofísicas generales. Emisión de continuo de nuestra galaxia. Emisión global de galaxias. Población de fuentes extragalácticas.
4. Líneas espectrales (8 horas)
   • Transporte radiativo en líneas. Coeficientes de Einstein. Temperatura de excitación.
   • Líneas atómicas. Línea de 21cm del H I. Líneas de recombinación en radio. Aplicaciones astrofísicas: curvas de rotación, interacciones, tomografía de la reionización, line intensity mapping, determinación de abundancias relativas.
   • Líneas moleculares. Procesos de emisión. Línea de CO e isótopos. H2, H2O y otras líneas moleculares. Aplicaciones astrofísicas: estudio de nubes moleculares, cartografiados de la Vía Láctea con el H2 y con el CO.

 

A petición del alumnado las clases se pueden dar en inglés; también los exámenes pueden realizarse en inglés.

La asignatura se imparte en 30 horas teóricas. El alumnado debe dedicar una fracción importante de su tiempo al estudio de las materias impartidas. Además, debe desarrollar una serie de entregables, principalmente algunos problemas teórico-prácticos y eventualmente algún resumen de un artículo del campo, que junto con el examen constituyen la base de la evaluación de la asignatura.

Actividades formativas	Horas presenciales	Horas de trabajo autónomo	Total horas	Relación con competencias
Clases teóricas	30,00	0,00	30,0	[CG2], [CG4], [CE9], [CE1]
Realización de trabajos (individual/grupal)	0,00	4,00	4,0	[CB6], [CB8], [CE1], [CE2], [CB7], [CG2], [CB10], [CG4], [CX11], [CE9]
Asistencia a tutorías	2,00	0,00	2,0	[CB6], [CB8], [CE1], [CE2], [CB7], [CG2], [CB10], [CG4], [CX11], [CE9]
Estudio/preparación de Clases	0,00	39,00	39,0	[CB6], [CB8], [CE1], [CE2], [CB7], [CG2], [CB10], [CG4], [CX11], [CE9]
Total horas
Total ECTS

Essential Radio Astronomy.
https://science.nrao.edu/opportunities/courses/era
 

Rybicki and Lightman (1979), "Radiative processes in Astrophysics". John Wiley and Sons

Estalella R., Anglada G., 2008, "Introducción a la física del medio interestelar", Ediciones Universitad de Barcelona
 

Rohlfs and Wilson.Tools of Radio Astronomy. Springer, A&A Library. Versión actualizada:  Wilson, T. L, Rohlfs, K, Huttemeister, S, 2013, “Tools of Radio Astronomy”, Springer
 

Burke and Graham-Smith. "An Introduction to Radio Astronomy"
 

Kraus (1966) . Radioastronomy. McGraw-Hill Thompson, Moran and Swenson. "Interferometry and Synthesis in Radio Astronomy"

"Synthesis Imaging", course notes from the NRAO summer school held in Socorro, New Mexico

En la modalidad de evaluación continua, la calificación de la asignatura se basará en dos entregables y en la realización de un examen, que se realizará en cualquiera de las convocatorias a las que la/el alumna/o desida presentarse, siguiendo el siguiente esquema:

• Primer entregable. Problemas, ejercicios, casos prácticos, lectura y resumen de artículos. Estará disponible al terminar el Tema 2 de la asignatura, aproximadamente al finalizar la cuarta semana de clase, y las/os alumnas/os deberán entregarlo 3 semanas después. 25% de la nota final.
• Segundo entregable. Problemas, ejercicios, casos prácticos, lectura y resumen de artículos. Estará disponible al terminar el Tema 4 de la asignatura, al final del curso, y las/os alumas/os deberán entregarlo 3 semanas después. 25% de la nota final.
• Examen. A realizar en cualquier de las convocatorias, y que estará formado por preguntas de carácter teórico para desarrollar y cuestiones o problemas de carácter práctico para resolver. 50% de la nota final.

La modalidad de evaluación por defecto es la de evaluación continua. Sin embargo, la/el alumna/o puede acogerse a la modalidad de evaluación única, en cuyo caso deberá notificarlo al profesor coordinador de la asignatura siguiendo el procedimiento establecido (a través del aula virtual). En este caso, la nota final de la asignatura será la nota del examen, que se realizará en cualquiera de las convocatorias. Por lo tanto, la nota del examen en la modalidad de evaluación única constituirá el 100% de la nota final.

En el caso de acogerse a evaluación continua, si el/la estudiante obtuviera una calificación global en la asignatura igual o superior a 5,0 pero no superase alguno de los requisitos mínimos, no superará la asignatura. En concreto, los requisitos mínimos son haber obtenido una nota igual o superior a 4,5 en cada uno de los dos entregables y en el examen. En el caso de no haber llegado a un minimo de 4,5 en cada parte de la evaluacion, la asignatura se considerará NO superada, y la calificación que se recogerá en el acta será la correspondiente a la nota más baja obtenida en dichos apartados.

Tipo de prueba	Competencias	Criterios	Ponderación
Pruebas de respuesta corta	[CG2], [CE1], [CB7], [CE2], [CX11], [CE9], [CG4]	Parte de teoría del examen. Preguntas de respuesta corta de carácter más bien teórico.	25,00 %
Pruebas de desarrollo	[CG2], [CB6], [CE1], [CB7], [CX11], [CE9], [CG4]	Parte práctica del examen. Resolución de problemas.	25,00 %
Trabajos y proyectos	[CB10], [CG2], [CB6], [CE1], [CB8], [CB7], [CX11], [CE9], [CG4]	Resolución de los entregables.	50,00 %

Semana	Temas	Actividades de enseñanza aprendizaje	Horas de trabajo presencial	Horas de trabajo autónomo	Total
Semana 1:	1	Introducción general a la asignatura. Conceptos básicos. Familiarización con los conceptos básicos, parámetros de medida del brillo y densidad de flujo. Comienzo del estudio autónomo del alumnado.	4.29	2.00	6.29
Semana 2:	1 y 2	Ley de Planck. Realización de cálculos sencillos. Telescopios de antena simple. Diseño general de un radiotelescopio y principales componentes. Estudio autónomo.	4.29	2.00	6.29
Semana 3:	2	Conceptos básicos relacionados con teoría de antenas: patrón de recepción, lóbulo principal, lóbulos laterales, superficie colectora, eficiencia de apertura, apertura eficaz, apertura del haz. Ecuación de Ruze. Estudio autónomo y consolidación de estos conceptos. Continuación del aprendizaje relacionado con teoría de antenas. Directividad y ganancia.	4.29	3.00	7.29
Semana 4:	2 y 3	Temperatura de brillo y temperatura de antena. Temperatura de sistema. Ecuación del radiómetro ideal y del radiómetro real. Fluctuaciones de ganancia y ruido 1/f. Radio-continuo. Emisión térmica de cuerpo negro. Estudio autónomo y comienzo de la resolución del primer entregable.	4.29	3.00	7.29
Semana 5:	3	Emisión del polvo térmico. Emisión libre-libre. Estudio autónomo. Resolución del primer entregable.	4.28	3.00	7.28
Semana 6:	3 y 4	Radio-continuo. Emisión sincrotrón. Fondo Cósmico de Microondas y efecto Sunyaev-Zel'dovich. Otras aplicaciones astrofísicas. Líneas espectrales. Transporte radiativo, coeficientes de Einstein y temperatura de excitación. Estudio autónomo. Resolución del primer entregable.	4.28	3.00	7.28
Semana 7:	4	Líneas atómicas (21 cm, líneas de recombinación) y aplicaciones. Líneas espectrales. Líneas moleculares (CO e isótopos, H2, H2O). Aplicaciones astrofísicas.  Estudio autónomo, realización de casos prácticos. Entrega del primer entregable.	4.28	4.00	8.28
Semana 8:		Estudio autónomo. Repaso general de la asignatura. Realización de problemas. Consultar con el profesorado aquello en lo que aún se tengan dudas. Comienzo de la resolución del segundo entregable de la asignatura.	0.00	4.00	4.00
Semana 9:		Estudio autónomo. Resolución del segundo entregable.	0.00	2.00	2.00
Semana 10:		Estudio autónomo. Resolución del segundo entregable.	0.00	8.00	8.00
Semana 11:		Estudio autónomo. Entrega del segundo entregable.	0.00	9.00	9.00
Semana 12:		Examen de la asignatura.	2.00	0.00	2.00
Total			32.00	43.00	75.00