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Richiesta di rinnovo dell'accordo CNR/CSIRO

Programma di Ricerca


Istituto di Radioastronomia (IRA, Bologna)


Direttore: Dr. A. Ficarra


Australia Telescope National Facility ATNF/CSIRO (Epping, Sydney)


Direttore: Prof. R. Ekers


Titolo del Progetto: Studio a lunghezze d'onda radio di oggetti
galattici ed extrgalattici



Il programma di collaborazione e caratterizzato da quattro linee di
ricerca fondamentali:


(A) studio di oggetti galattici peculiari, quali millisecond
pulsars, sistemi binari attivi e stelle chimicamente peculiari;
ricerca di oggetti galattici per la missione Planck;


(B) studio di radiosorgenti extragalattiche estese, con
particolare riferimento all'ambiente circostante e all'influenza
dell'ambiente sulle proprieta di radioemissione;


(C) survey radio profonde;


(D) nuclei di radiosorgenti X emittenti.




A.1. Sottoprogetto: Pulsars


Relazione sull'attivita svolta nel triennio 1998-2000


Durante l'ultimo triennio, il nostro gruppo e stato coinvolto
nella realizzazione di un nuovo apparato sperimentale presso
il radiotelescopio di Parkes, che utilizza il nuovo ricevitore
``multibeam" in una survey sistematica del piano Galattico per
la ricerca di nuove pulsar distanti. Il gruppo e stato quindi
coinvolto nelle sessioni osservative (in media i ricercatori
italiani sono stati a Parkes 3 volte l'anno) e nell'analisi dei
dati. La survey ha avuto un enorme successo, portando alla
scoperta di piu di 600 nuove pulsar, fra cui alcuni sistemi
binari peculiari e diverse pulsar ``giovani", associate a
resti di supernovae o sorgenti gamma. Un altro esperimento
di rilievo, sempre a Parkes, e stata la ricerca di millisecond
pulsar in un campione di ammassi globulari, in cui il nostro
gruppo si e distinto per la scoperta di 4 nuove millisecond in
4 ammassi.


Prospettive di ricerca per il triennio 2001-2003

Durante il prossimo triennio, presso il radiotelescopio
di Parkes (NSW) verra effettuata una nuova grande pulsar
survey, utilizzando sempre il ricevitore multibeam a 1.4 GHz.
Questa volta la survey coprira le alte latitudini galattiche
(BII 20), dove a causa della bassa misura di dispersione,
ci si aspetta di osservare numerose nuove millisecond pulsar.
In questo periodo, i ricercatori del nostro gruppo coinvolti
nel progetto sarrano coinvolti in numerose sessioni osservative
a Parkes, e nell'analisi dei dati.




A.2. Sottoprogetto: Sistemi stellari attivi e sorgenti per la
missione Planck


Relazione sull'attivita svolta nel triennio 1998-2000

Si e concluso lo studio statistico di un campione di sistemi di tipo
Algol a 6 cm. Al campione originale di 40 sorgenti, osservate con il VLA,
si sono aggiunte ulteriori 35 sorgenti osservate con il ATCA a 6 cm
e 3.6 cm.
Questi sistemi, formati da una stella ``early type" di sequenza
principale e da una ``late type" di post-sequenza, presentano lo
stesso livello di emissione radio delle RS CVn, composte da due
``late type". Il confronto dell'emissione X, che invece e circa
2-3 volte piu' debole che nelle RS CVn,
ha permesso di individuare nella magnetosfera della componente fredda la
sorgente dell'emissione radio in entrambe i sistemi, mentre l'emissione X
e probabilmente legata alla bassa corona della sola stella fredda.


E stata inoltre studiata in dettaglio HD124224, una stella magnetica
chimicamente peculiare (MCP) per la quale e stata rivelata emissione
radio a 1.4 GHz caratterizzata da alta direttivita. E stato
proposto che il meccanismo di emissione sia maser di ciclotrone.
Le osservazioni sono state effetuate con ATCA a 1.4 GHz e a 2.3 GHz
durante tutto il periodo rotazionale e si sono rivelate cruciali
per lo studio dei processi fisici nel plasma magnetosferico in
questo tipo di stelle.


Prospettive di ricerca per il triennio 2001-2003


Ci si propone di continuare lo studio dell'emissione radio dalle stelle MCP
con diversi obiettivi:


- studio dela modulazione rotazionale a tutte le frequenze centimetriche
disponibili: osservazione ed analisi delle curve di luce radio dalle basse
(1.4GHz) alle alte (22GHz) frequenze, in un campione selezionato di stelle MCP,
che permetteranno una migliore modellistica della magnetosfera;


- studio dell'emissione coerente da maser di ciclotrone in HD124224:
osservazioni a bassa frequenza (1.4 e 2.3 GHz) limitate alle fasi rotazionali
in cui si e osservata l'emissione coerente, concentrando l'attenzione
al'eventuale variabilita della stessa;


- ricerca di emissione coerente in altre stelle MCP allo scopo di verificare
se si tratta di un fenomeno comune alla classe di oggetti e quindi ottenere
importanti informazioni sui meccanismi di accelerazione ed emissione radio
nelle stelle magnetiche.


La missione ESA Planck, dedicata allo studio delle fluttuazioni
dell'emissione del fondo cosmico, effettuera surveys complete del cielo in
9 diverse bande spettrali che vanno da 30 a 857 GHz e produrra osservazioni
di moltissimi oggetti extragalattici e galattici con un profondo impatto
sulla fisica stellare. Nell'ambito di una collaborazione internazionale
si e iniziata una selezione di campioni di oggetti galattici che potranno
essere rivelati da Planck. I campioni sono relativi a stelle di tipo
spettrale avanzato e in particolare si tratta di sistemi di tipo simbiotico,
di stelle nella fase
evolutiva precedente a quella di Nebulosa Planetaria (PPN) e
Nebulose Planetarie (PN).


Per valutare l'emissione di tali oggetti nelle bande di Planck,
dovuta alla presenza di polveri negli inviluppi circumstellari, si sta
procedendo con
un fit delle SEDs ma e importante poter valutare anche il possibile
contributo dovuto al free-free termico.
A tale scopo e stato osservato un campione di PPN con il ATCA a 6 e 3.6cm.

Nel prossimo triennio si procedera con osservazioni radio (ATCA) dei vari
campioni, selezionati sulla base delle loro proprieta Far-IR (colori IRAS).
Queste osservazioni avranno un duplice scopo:


- valutare la
``contaminazione" dovuta alla parte ionizzata dell'inviluppo, e quindi una
corretta valutazione delle caratteristiche fisiche delle polveri contenute
negli inviluppi circumstellari;


- fornire importanti informazioni necessarie allo studio delle
caratteristiche radio di tali oggetti, dato che molti degli oggetti
selezionati non sono stati mai osservati nel radio.
In particolare, la possibilita di poter osservare
nell'immediato futuro ad alta frequenza (22 GHz) con l'ATCA permettera un
dettagliato studio morfologico delle radio sorgenti.



B.1. Sottoprogetto: Osservazioni radio della Shapley Concentration


Relazione sull'attivita svolta nel triennio 1998-2000

Lo studio delle proprieta radio degli ammassi di galassie
appartenenti alla Shapley Concentration rientra nell'ambito
delle problematiche dell'effetto e ruolo del merging
di ammassi di galassie sulle proprieta globali degli
ammassi e delle galassie appartenenti ad essi. La Shapley
Concentration e il piu grande superammasso nel vicino
Universo il cui stadio dinamico e molto giovane, ed in
cui si stanno ancora formando ammassi di galassie massicci
in seguito all'accrezione di piccoli gruppi e al merging di
ammassi. Grazie all'analisi dei dati ottenuti con il Compact
Array (ATCA) a 1.4 GHz e 2.3 GHz sulle due catene
formate dagli ammassi A3556-A3558-A3562 e A3528-A3530-A3532,
e stato possibile concludere che l'effetto del merging
sulle proprieta radio degli ammassi e un fenomeno complesso.
La funzione di luminosita bivariata per le due catene citate suggerisce
che il merging potrebbe inizialmente spegnere radiosorgenti
esistenti, o comunque inibirne la formazione. Inoltre non
e stato trovato nessun chiaro esempio di sorgente estesa di tipo
alone o relitto, bensi' solo un candidato piccolo
alone al centro
di A3562, di cui sono state recentemente effettuate osservazioni
con alta sensibilita.
Gli aloni e i relitti sarebbero strettamente legati
al merging tra ammassi, e la loro assenza in strutture che sicuramente
si trovano in uno stato evolutivo non rilassato e sorprendente.
Sono state inoltre effettuate osservazioni a 5 GHz e 8.4 GHz di
tutte le radiogalassie estese trovate nelle due catene citate.


Prospettive di ricerca per il triennio 2001-2003

Nel prossimo triennio verranno analizzate le osservazioni relative alle
sogenti estese. Di queste verra studiata la distribuzione dell'indice
spettrale per determinare l'eta delle radiosorgenti e le
condizioni di densita e pressione interna del plasma radioemittente.
Queste grandezze saranno confrontate con le proprieta del gas di
intracluster e messe in relazione allo stato dinamico degli
ammassi in cui si trovano, al fine di poter eseguire una
mappatura delle caratteristiche dell'emissione radio
delle sorgenti estese in funzione della fase di merging.
Inoltre verranno ridotti ed esaminati i dati relativi alla zona
centrale di A3562, dove si trova una sorgente estesa candidata
ad essere un piccolo alone. Se l'esistenza di questa radiosorgente
estesa sara confermata dalle osservazioni,
la studieremo alla luce dello stadio evolutivo di A3562 (che
potrebbe essere un post-merger) e delle altre caratteristiche
nella banda ottica e X dell'ammasso stesso.


B.2. Sottoprogetto: Il ruolo dell'ambiente in nuclei galattici
attivi


Lo scopo di questo lavoro e studiare se e come l'ambiente
``vicino'', in particolare l'interazione tra galassie, e in
grado di riflettersi sull'attivita di tipo nucleare
(sotto forma di AGN) nelle galassie stesse interessate dall'interazione.

E stato selezionato un campione di galassie
di Seyfert con compagno vicino ed un campione di confronto di
galassie di Seyfert isolate, per un totale di oltre 160 oggetti.
Entrambi i campioni sono stati
selezionati dal catalogo di Veron Veron (1998) attraverso
un algoritmo particolare di ricerca dei vicini.
La prima fase del lavoro e consistita nel
verificare se la probabilita di radioemissione delle galassie di
Seyfert con compagno vicino e maggiore rispetto a quelle isolate.
Per fare cio ci si e avvalsi della survey radio NVSS,
disponibile per tutte le galassie dei due campioni con
e si e limitato lo studio a tutti
gli oggetti che cadono nella fascia di cielo coperta dalla NVSS.
I risultati del lavoro possono essere riassunti brevemente
dicendo che la percentuale di galassie di Seyfert radioemittenti
e molto alta in entrambi i campioni, i.e. circa 85 per le
Seyferts isolate e circa il 97 per le Seyferts in interazione
stretta; in entrambi i casi dalla relazione tra la potenza radio e
la luminosita infrarossa e emerso che il meccanismo dominante
la radioemissione e quello di tipo nucleare rispetto alla
radioemissione proveniente da ``starburst''; la funzione di
luminosita per le Seyferts in coppia
e marginalmente piu alta rispetto a quelle isolate, essendo
la statistica ancora bassa.


Prospettive di ricerca per il triennio 2001-2003.

Il lavoro preliminare svolto mostra che e molto importante aumentare
la statistica, al fine di definire le funzioni di luminosita
dei due campioni con maggiore precisione. Per questo
motivo sono state da poco osservate con l'Australia Telescope Compact
Array tutte le galassie del campione che si trovano
a declinazione . Le osservazioni
sono state effettuate con due diverse configurazioni, simultaneamente
a 1.4 GHz e a 2.3 GHz.
Attraverso la riduzione dati ed analisi delle immagini potremo
estendere la funzione di luminosita comprendendo anche il
campione sud, ed aumentare la statistica rispetto alle
altre grandezze studiate.
Inoltre, oltre all'indagine statistica menzionata, si studiera
il ruolo dell'interazione costruendo una sequenza evolutiva, a partire
dall'interazione ``larga'' fino ad arrivare al merger e alla
fase conclusiva del merger, in cui due nuclei si trovano
all'interno di uno stesso inviluppo.


C.1. Sottoprogetto: La natura della popolazione di radiosorgenti deboli


Relazione sull'attivita svolta nel triennio 1998-2000

Negli anni passati e stato utilizzato il Compact Array a 1.4 GHz per
ottenere un mosaico radio profondo di una zona di cielo
estesa gradi quadrati vicina al Polo Sud Galattico.
Questa survey, nota come ATESP survey, costituisce il migliore
campione sensibile
a flussi dell'ordine del sub-mJy attualmente ad disposizione.
Esso include 2960 radiosorgenti con S mJy e
permette di determinare al meglio la regione dei conteggi di
radiosorgenti in cui la curva cambia pendenza risalendo. Questo
fornisce una preziosissima informazione per i modelli evolutivi
per la popolazione del mJy e sub-mJy attualmente esistenti.
La survey ATESP copre inoltre una regione per la quale
esiste informazione ottica spettroscopica completa fino
alla magnitudine limite di = 19.4, e fornisce pertanto
una opportunita unica di comprendere e studiare la natura
della popolazione debole di radiosorgenti.


Prospettive di ricerca per il triennio 2001-2003


I conteggi di radiosorgenti ottenuti attraverso survey radio
profonde a 1.4 GHz indicano un appiattimento per flussi al
di sotto di alcuni mJy. Questo cambio di pendenza viene solitamente
attribuito ad una popolazione di oggetti deboli che non appaiono
ad alti flussi, dove i conteggi sono dominati da radiogalassie
potenti e da quasars. Si pensa che questa nuova popolazione
``debole'' sia un insieme di diversi tipi di oggetti, ad esempio
nuclei galattici attivi, spirali ed ellittiche ``normali'', galassie
di tipo ``starburst''.
I campioni di sorgenti deboli attualmente disponibili sono
ristretti a regioni di piccole dimensioni angolari, per i quali
le informazioni ottiche sono scarse e incomplete. Pertanto
le conclusioni relative alla natura delle sorgenti a bassi
flussi sono basate su campioni piccoli e solo parzialmente
identificati otticamente. Inoltre sono condizionate dal
fatto che informazioni spettroscopiche esistono solo per le
controparti piu' brillanti. Questo offusca la nostra comprensione
sulla natura di questi oggetti.

Al fine di comprendere la natura della popolazione di radiosorgenti
deboli e stato chiesto ed ottenuto tempo osservativo con il
Compact Array per poter effettuare un mosaico radio profondo
a 5 GHz di una regione di cielo di circa 1 grado quadrato per la
quale sono disponibili sia immagini ottiche profonde nelle bande UBVRI
(con un limite I 26) che informazione spettroscopica.
Le osservazioni verranno effettuate all'inizio del 2001.
Parte della regione del cielo prescelta si sovrappone all'ATESP
survey, effettuata sempre con il Compact Array a 1.4 GHz. Questo
permettera di determinare gli indici spettrali tra 1.4 GHz
e 5 GHz delle sorgenti in comune alle due survey.



D.1. Sottoprogetto: Strutture nucleari di radiosorgenti con emissione
X


Relazione sull'attivita svolta nel triennio 1998-2000

Da gennaio 1996 si sta osservando mensilmente un campione di
23 radiosorgenti compatte caratterizzate da emissione alle
alte energie X e con la parabola VLBI di Medicina
(IRA, CNR). Queste sorgenti hanno declinazione
, costituiscono il ``campione nord'', e
vengono osservate simultaneamente a 5 GHz e a 8.4 GHz.
E stato inoltre definito un ``campione sud'' di oggetti
con caratteristiche analoghe, che e stato osservato
per due anni col Compact Array, con scadenza bimestrale,
simultaneamente alle frequenze di 1.4 GHz, 2.3 GHz, 5 GHz
e 8.6 GHz. Lo scopo fondamentale di questo lavoro di monitoring
e quello di determinare la curva di luce di queste
radiosorgenti compatte e mettere in relazione la variabilita
alle frequenze radio con i flare di emissione alle
alte energie X e . Questo studio e fondamentale per
poter discriminare tra i modelli teorici che spiegano l'origine
dell'emissione alle alte energie.
Infine, le sorgenti piu interessanti dei due campioni sono
state osservate a diverse epoche con il LBA (Long Baseline Array),
con il VLBA (Very Long Baseline Array) e con il VLBI spaziale,
al fine di determinarne la morfologia sulla scala del
millisecondo d'arco e determinare, attraverso le immagini,
i parametri fondamentali della radioemissione, in particolare
il fattore di Lorentz .


Prospettive di ricerca per il triennio 2001-2003

Durante il prossimo triennio il lavoro consistera sostanzialmente
nel completamento della riduzione dati e nell'analisi degli
stessi. Si pensa di poter dare un contributo fondamentale alla
problematica della produzione dell'energia X e nei
nuclei galattici attivi.

1.0truecm

Programma dell'attivita da realizzare nell'ambito dell'Istituto di
Radioastronomia


Survey di pulsars con l'interferometro ``Croce del Nord''; partecipazione
delle antenne di Bologna e Noto alla rete VLBI globale; riduzione
dei dati ottenuti con ATCA mediante l'utilizzo dei pacchetti
AIPS e Miriad.


Programma dell'attivita da realizzare nell'ambito dell'ATNF


Osservazioni col Compact Array a diverse frequenze e con diverse
configurazioni; osservazioni col radiotelescopio di Parkes;
assistenza alle osservazioni e riduzione dei dati osservativi.


1.0truecm

Responsabile italiano: Dr. L. Padrielli (dirigente di ricerca);
esperienza: vedi curriculum


Responsabile australiano: Prof. R.D. Ekers (direttore);
vastissima esperienza presso i maggiori istituti radioastronomici
e radiotelescopi.


Collaboratori italiani: Agostino A. (tirocinante CNR),
Bondi M. (ric. CNR), D'Amico N. (astronomo ass.), Gregorini L.
(prof. ass.), Parma P. (ric. CNR),
Prandoni I. (postdoc univers.), de Ruiter H. (astronomo ass.),
Trigilio C. (ric. CNR), Umana G. (ric. CNR), Venturi T. (ric. CNR),
Vettolani P. (dir. CNR).


Collaboratori australiani: H. Bignall, M. Johnston-Hollit,
R.N. Manchester, N. Killeen, T. Tzioumis, M. Wieringa.


Durata della collaborazione: triennio 2001-2003.


Per l'esecuzione del progetto comune sono necessari un viaggio ed
un soggiorno di un mese per due ricercatori ogni anno dell'accordo,
quindi un totale di 6 viaggi e 6 soggiorni per il triennio 2001-2003.