Aula de polarimetria óptica
Maio/2006
Técnicas observacionais em Astrofísica
O que é
polarização?
A radiação eletromagnética de dada
freqüência pode ser completamente especificada pelos
parâmetros de Stokes: I, Q, U e V. O parâmetro I representa
a intensidade, os parâmetros Q e U, a polarização
linear, e o parâmetro V, a polarização circular.
Mas, o que significa polarização? Ela relaciona-se a
direção de oscilação dos campos
elétrico e magnético da radiação. Na
página abaixo, isso é ilustrado de maneira muito boa:
Em que
situações astrofísicas a polarização
existe? E como ela pode ser utilizada para se obter
informações dos objetos?
Em primeiro lugar, é necessário dizer que a
radiação de uma região em equilíbrio
termodinâmico, a radiação de corpo negro, é
completamente não polarizada. Porém, há outros
processos de emissão que são intrinsicamente
polarizados. Existem também processos radiativos que
introduzem polarização em uma radiação
originalmente não-polarizada. Abaixo citamos alguns exemplos a
partir de pesquisas realizadas no INPE.
Emissão
intrinsicamente polarizada: cíclotron (síncrotron)
A emissão produzida por cargas em movimento circular/espiral em
torno de linhas de campo magnético é naturalmente
polarizada.
Um exemplo é a emissão em colunas de acréscimo de
variáveis cataclísmicas magnéticas.
A
Beginner's Guide to Cataclysmic Variables
Cataclysmic
Variables - GSFC
Cataclysmic
Variables - Christopher Mauche
Nesses casos, informações sobre a geometria do sistema
binário e condições físicas na
região de emissão podem ser obtidas.
Optical
polarimetry and infrared photometry of two AM Her binaries: 1RXS
J161008.0+035222 and 1RXS J231603.9-052713
C.V.
Rodrigues, F.J.
Jablonski, F. D'Amico, D. Cieslinski, J. E. Steiner, M. P. Diaz, G. R.
Hickel
MNRAS
accepted
[astro-ph/0604306]
Outros
exemplos de radiação intrinsicamente polarizadas:
- Emissão não-térmica: jatos,
núcleos ativos de galáxia (parte da emissão
é não-térmica);
Polarimetric
Observations of 15 Active Galactic Nuclei at High
Frequencies: Jet Kinematics from Bimonthly Monitoring with the Very
Long Baseline Array - Jorstad
et al. 1995
- Emissão por grãos interestelares
anisotrópicos e alinhados (pelo campo magnético).
Magnetic Fields
in Star-forming Molecular Clouds. V. Submillimeter Polarization of the Barnard 1
Dark Cloud; Matthews
& Wilson 2002
Espalhamento
Um
mecanismo que polariza a luz é o espalhamento: por
elétrons, átomos, moléculas, ou grãos de
poeira.
Um exemplo é o espalhamento em envoltórias estelares.
Optical
polarization and near IR photometry of the proto-planetary nebula Hen
3-1475
Rodrigues
C.V.,
Jablonski, F.J., Gregorio-Hetem, J., Hickel, G.R., Sartori, M.J.
Astrophysical
Journal,
v.
587, p. 312-319, 2003 [ApJ paper]
[astro-ph/0212435]
- Espalhamento por elétrons
Blobs in
Wolf-Rayet Winds: Random Photometric and Polarimetric
Variability
Rodrigues,
C. V.& Magalhaes, A.
M.
Astrophysical Journal,
v. 540, p. 412-421, 2000
[astro-ph/0003362]
- Uma nebulosa de reflexão no meio
interestelar também será polarizada.
- Se pudéssemos resolver o disco estelar,
também poderíamos observar polarização.
Porém, a luz integrada do disco é não
polarizada. atmosferas
Extinção
A transmissão da luz de um dado objeto de fundo no meio
interestelar também polariza a luz, pois o meio possue um
dicroísmo devido à presença de grãos
anisotrópicos e alinhados.
Redução
de dados
Fiz um tutorial de redução
polarimétrica ainda bastante superficial.
As etapas abaixo são válidas para qualquer
observação com CCD
- correção por bias (ruído de leitura) e overscan
(nível zero/pedestal);
- correção de flat-field (diferença de
sensibilidade dos pixels).
- fotometria de abertura - da imagem ordinaria e extraordinaria - imagem
- variacao da razao entre (diferenca de fluxos) e (soma de fluxos) - padrão - l/2
padrão -
l/4 polar_l/4
Atualização:
11/maio/2005
Cláudia Vilega
Rodrigues