Ecco il catalogo dei super lampi gamma di Fermi

186 lampi gamma di alta energia registrati dal telescopio satellitare per raggi gamma Fermi in dieci anni di osservazione: sono questi i protagonisti del catalogo pubblicato oggi, 13 giugno, su The Astrophysical Journal. Questi lampi gamma, anche noti come Gamma Ray Burst (Grb), sono stati rivelati dal Large Area Telescope (Lat), strumento di Fermi progettato e realizzato con un contributo decisivo dell’Italia, grazie all’Agenzia Spaziale Italiana Asi, all’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare Infn e l’Istituto Nazionale di Astrofisica Inaf. «Ogni Gamma Ray Burst è in qualche modo unico. È solo quando siamo in grado di studiarne tanti, come abbiamo fatto in questo catalogo, che iniziamo a comprenderne le caratteristiche comuni» racconta Elisabetta Bissaldi, ricercatrice dell’Infn e del Politecnico di Bari. «Il primo catalogo LAT, pubblicato nel 2013, comprendeva solo 35 GRB. Grazie a un netto miglioramento delle tecniche di analisi dati, abbiamo identificato un numero di GRB cinque volte maggiore in questo nuovo catalogo, imparando così a conoscere meglio i meccanismi fisici all’opera. Ad esempio, abbiamo confermato che l’emissione di raggi gamma ad alta energia dura più a lungo rispetto all’emissione a bassa energia e che la succede», conclude Bissaldi.Il catalogo che fornisce nuove indicazioni su origine ed evoluzione dei lampi gamma è il frutto del lavoro di 120 scienziate e scienziati della collaborazione Fermi coordinati da Bissaldi, da Magnus Axelsson dell’Università di Stoccolma e dagli italiani Nicola Omodei e Giacomo Vianello dell’Università di Stanford. La maggior parte dei lampi gamma nasce quando alcuni tipi di stelle massive esauriscono il proprio combustibile e collassano generando buchi neri. Altri invece hanno origine dalla collisione di due stelle di neutroni, oggetti densissimi residuo di esplosioni stellari. Sia il collasso di una stella sia la collisione di due stelle di neutroni danno, infatti, origine a jet relativistici di particelle che si muovono a una velocità prossima a quella della luce. Quando le particelle all’interno dei jet si scontrano tra di loro o interagiscono con l’ambiente intorno alle stelle, nascono i raggi gamma che sono poi rivelati da Fermi grazie ai suoi strumenti principali: il Lat e il Gbm. Il Large Area Telescope, Lat, registra raggi gamma con energie tra 20 MeV e 300 GeV (milioni di volte più energetici della luce visibile) e lavora a stretto contatto con il Gbm, il Glast Burst Monitor, che osserva, invece, raggi gamma meno energetici (tra gli 8 keV e i 40 MeV) provenienti dall’intero cielo. «Con il suo grande campo di vista, unito alla capacità di localizzazione dei singoli fotoni gamma, il LAT è uno strumento ottimale per la rivelazione e lo studio dei lampi gamma. Negli ultimi anni, abbiamo ottimizzato i criteri per rivelare fotoni di bassa energia che sono prodotti in gran numero nel corso dei lampi gamma, e quindi il numero dei lampi visti dal Lat è aumentato. Grazie ai lampi descritti nel catalogo, si è aperto un nuovo spazio di scoperta per questi eventi estremi che adesso cominciano a essere rivelati anche a energia altissima dai telescopi Cherenkov», racconta Patrizia Caraveo, responsabile Inaf per Fermi-Lat.Tra i Grb presentati in questo catalogo si trovano anche Grb 081102B, Grb 160623A, Grb 130427A e Grb 080916C, che sono rispettivamente i lampi gamma più breve, più lungo, più energetico e più lontano mai osservati dal Lat di Fermi.

Dalle Hawaii una mappa record del cielo

Diversi gruppi di astronomi da tutto il mondo hanno partecipato alla creazione della più grande e dettagliata survey digitale del cielo utilizzando i dati raccolti con l’Osservatorio Pan-STARRS, alle Hawaii. Il catalogo si basa su 4 anni di osservazioni di 3/4 del cielo notturno e ci fornisce interessanti informazioni su più di 3 miliardi di oggetti, tra stelle, galassie e altre sorgenti di energia. Il direttore dell’Osservatorio a Maui Ken Chambers ha spiegato che «le indagini della survey Pan-STARRS1 permettono a chiunque di accedere a milioni di immagini e utilizzare il database e i cataloghi contenenti misure di precisione di miliardi di stelle e galassie. L’Osservatorio Pan-STARRS ha scoperto numerosi oggetti Near Earth Objects e altri provenienti dalla Fascia di Kuiper, ma anche pianeti solitari tra le stelle». Il catalogo contiene 2 petabyte di dati, che corrispondono a un miliardo di selfie! Pan-STARRS sta per Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System e consiste in un telescopio da 1,8 metri situato sulla sommità del vulcano Haleakala, a Maui. La survey nel visibile e nel vicino infrarosso è iniziata nel 2010 e da allora il telescopio ha scansionato il cielo sopra le Hawaii 12 volte con ognuno dei 5 filtri utilizzati. Il progetto Pan-STARRS1 è stato intrapreso da un consorzio formato da 10 istituzioni di ricerca in quattro paesi, con il supporto della NASA e della National Science Foundation (NSF). Le osservazioni sono state completate nel 2014 e sono stati necessari altri due anni per riuscire a pubblicare online i primi dati, adesso disponibili a tutti. La seconda parte dei dati verrà pubblicata nel 2017, aggiungendo al catalogo nuove immagini. «Pan-STARRS1 ha mappato la nostra galassia, la Via Lattea, a un livello di dettaglio mai raggiunto prima. L’indagine prevede, per la prima volta, una visione profonda e globale di una frazione significativa del piano e del disco – un’area generalmente evitata dalle survey data la complessità di mappare queste regioni dense e polverose», ha spiegato Hans-Walter Rix, del Max Planck Institute. «E Pan-STARRS1 va ben oltre: la combinazione unica di profondità d’immagine, area di raccolta e colori ha permesso di scoprire la maggior parte dei quasar più distanti che si conoscano: questi forniscono la prima prova, nel nostro universo, del fatto che i buchi neri giganti si sono formati al centro delle galassie» Il prossimo passo sarà quello di misurare il redshift (e dunque la distanza) delle galassie e degli altri oggetti individuati. Roberto Saglia, sempre dal Max Planck, ha aggiunto: «Dobbiamo avere queste informazioni per analizzare la distribuzione delle galassie nelle tre dimensioni. Da questa struttura, si potrà dedurre la geometria dell’universo e in seguito vincolare il nostro modello cosmologico standard. Con i dati delle singole epoche, possiamo anche studiare variabilità nella galassie attive lontane».
di Eleonora Ferroni (INAF)

Gaia e la madre di tutte le mappe del cielo

Presentata  in conferenza stampa internazionale da Madrid, a mille giorni dal lancio avvenuto il 19 dicembre 2013, la prima release dei dati (DR1) della missione spaziale Gaia dell’ESA. Dalle 12:30 di oggi liberamente disponibili in rete per scienziati da tutto il mondo, gli oltre 110 miliardi di osservazioni fotometriche e i 9.4 miliardi di osservazioni spettroscopiche raccolte fino a oggi dal telescopio spaziale ESA, e in particolare i dati collezionati da luglio 2014 a settembre 2015, offrono una vista a tutto cielo delle stelle presenti nella nostra Galassia – la Via Lattea – e nelle galassie vicine. Un miliardo di stelle in una sola mappa, quella che vedete qui sotto: la più grande e la più accurata, ha detto in conferenza stampa Anthony Brown della Leiden University, mai prodotta da una singola survey. «Questo primo rilascio dei dati raccolti ci dimostra, dopo neanche 12 mesi di lavoro, che la missione Gaia ha già superato di tre volte la qualità dei risultati della precedente missione europea Hipparcos», sottolinea Mario Lattanzi dell’INAF di Torino, responsabile per l’Italia del DPAC (Data Processing and Analysis Consortium) di Gaia. «Un primo importante successo che vede protagonisti anche gli scienziati italiani e dell’INAF». Scienziati e scienziate. Soprattutto scienziate. Dei cinque membri del team Gaia oggi sul palco dell’ESAC a presentare al mondo la prima messe di dati di questa missione dalla partenza non facile, due sono infatti astrofisiche INAF: Antonella Vallenari, dell’Osservatorio astronomico di Padova, e Gisella Clementini dell’Osservatorio astronomico di Bologna. «Questo è solo l’inizio», promette Clementini riferendosi alle osservazioni fotometriche compiute con Gaia di 3194 stelle variabili – 386 delle quali sono nuove scoperte – come le Cefeidi e RR Lyrae. «Abbiamo misurato la distanza della Grande Nube di Magellano per verificare la qualità dei dati, e i risultati offrono un’anteprima dei notevoli progressi che Gaia ci consentirà presto di raggiungere nella comprensione delle distanze cosmiche». Durante il lavoro di convalida del catalogo, gli scienziati del DPAC hanno condotto anche uno studio sugli ammassi aperti – gruppi di stelle coetanee e relativamente giovani – dal quale si evince chiaramente il miglioramento permesso dai nuovi dati. «Con Hipparcos potevamo analizzare la struttura tridimensionale e la dinamica delle stelle solo nelle Iadi, l’ammasso aperto più vicino al Sole, e misurare le distanze di circa 80 ammassi fino a 1600 anni luce da noi», ricorda Vallenari. «Ma già solo con i primi dati di Gaia riusciamo a misurare le distanze e i moti delle stelle in circa 400 ammassi, spingendoci fino a 4800 anni luce di distanza. Per i 14 ammassi aperti più vicini, i nuovi dati rivelano un grande numero di stelle sorprendentemente lontane dal centro del’ammasso di appartenenza, stelle probabilmente in fuga e destinate a popolare altre regioni della nostra galassia».«La strada fino a oggi non è stata priva di ostacoli: Gaia ha dovuto far fronte a una serie di sfide tecniche che hanno richiesto un notevole sforzo collaborativo per essere superate», dice infine Fred Jansen, il mission manager di Gaia dell’ESA. «Ma ora, mille giorni dopo il lancio e grazie all’enorme lavoro di tutte le persone coinvolte, è con entusiasmo che possiamo presentare al mondo questo primo insieme di dati. E non vediamo l’ora d’arrivare alla prossima release, che mostrerà tutto il potenziale di Gaia nell’esplorazione nostra galassia, in un modo che non abbiamo mai visto prima».
Guarda il servizio video su INAF-TV 
di Marco Malaspina (INAF)

Terre abitabili, ecco il nuovo catalogo

È passato circa un anno dall’annuncio della scoperta di Kepler-452b , il pianeta “gemello” della Terra più promettente di tutti, grazie alle sue dimensioni, distanza e tipologia della stella madre. Un team internazionale di ricercatori ha presentato un nuovo studio, con il quale ha individuato i pianeti che hanno la probabilità più alta di assomigliare alla nostra casa rocciosa tra gli oltre 4000 pianeti extrasolari scoperti fino ad ora dalla missione Kepler della NASA. La ricerca raccoglie in tutto 216 pianeti situati nella zona abitabile del proprio sistema planetario, ovvero quella regione che circonda la stella all’interno della quale la superficie del pianeta potrebbe ospitare acqua allo stato liquido. Tra questi, 20 mostrano caratteristiche tali da poter essere considerati simili alla Terra. «Quello che presentiamo è il catalogo più completo e aggiornato dei pianeti scoperti da Kepler che si trovano nella zona abitabile della propria stella», dice Stephen Kane, professore presso la San Francisco State University (SFSU) e primo autore dello studio. «Ciò significa che possiamo concentrarci su questi pianeti, eseguendo osservazioni e studi più approfonditi, per scoprire come sono fatti e se sono effettivamente abitabili». I limiti imposti dalla definizione di abitabilità sono cruciali: se il pianeta è troppo vicino alla propria stella, sperimenterà un effetto serra amplificato, come si osserva su Venere, mentre se si trova troppo lontano, l’acqua sarà presente solo sotto forma di ghiaccio, come accade su Marte. Kane e i suoi colleghi hanno classificato i pianeti selezionando prima quelli appartenenti alla zona abitabile della propria stella, sia secondo criteri rigidi che seguendo una definizione più ottimistica, e poi hanno individuato quelli di dimensioni più piccole, escludendo quindi i giganti gassosi. I 20 pianeti che hanno superato con successo la selezione più restrittiva sono quelli rocciosi che cadono all’interno della zona abitabile definita con maggior rigidità, e hanno dunque più probabilità di essere simili alla Terra. Il team guidato da Kane ha già iniziato a raccogliere dati aggiuntivi su questi pianeti, così come su quelli che ricadono nelle altre categorie. Lo studio e la catalogazione degli esopianeti scoperti da Kepler ha comportato per il team un lavoro lungo circa tre anni. «È emozionante rendersi conto dell’enorme quantità di pianeti che ci sono là fuori», commenta Michelle Hill, laureanda presso la SFSU e co-autrice della ricerca. «Fa riflettere, e rende del tutto improbabile che la Terra sia l’unico luogo dove è possibile trovare la vita». «Ci sono un sacco di candidati pianeti nell’Universo, e abbiamo a disposizione tempi limitati per osservarli con i nostri telescopi», spiega Kane. «Questo studio è un grande passo avanti verso la formulazione di una risposta alla domanda su quanto sia comune la vita nell’Universo, e quanto siano comuni pianeti come la Terra».
di Elisa Nichelli (INAF)

Si allunga la lista delle stelle vicine (USNO PARALLAX CATALOG)

Poche settimane fa lo United States Naval Observatory (USNO) ha pubblicato un catalogo che contiene informazioni circa la distanza di oltre 112 mila stelle. Il catalogo si chiamaUSNO Parallax Catalog (UPC) e si avvale delle osservazioni eseguite grazie al telescopio terrestre USNO Robotic Telescope Astrometric (URAT). Si tratta del più grande catalogo di questo tipo dopo quello rilasciato dall’Agenzia Spaziale Europea nel 1997 e ottenuto grazie al satellite Hipparcos. Le stelle più luminose nel cielo notturno non sono per forza anche quelle più vicine a noi, questo perché la luminosità intrinseca delle stelle varia enormemente. Alcune possono essere brillanti un millesimo rispetto a quanto lo è il nostro Sole, altre possono esserlo migliaia di volte in più. Molte delle stelle che vediamo anche ad occhio nudo sono stelle lontane, luminosissime e gigantesche, ma non possiamo stimare la loro distanza a partire dalla loro luminosità apparente. Quindi come fare? Una soluzione può essere quella di osservare lo stesso oggetto da due punti differenti. Cerchiamo di capire insieme perché. Tenendo un dito davanti al viso e guardandolo alternativamente prima con un occhio e poi con l’altro, il dito sembrerà spostarsi rispetto all’immagine di sfondo, che si trova più distante e dunque appare identica. La stessa cosa accade quando si osserva una stella vicina da punti differenti dell’orbita terrestre: la stella sembrerà muoversi leggermente rispetto alla maggior parte delle altre stelle nel campo visivo, perché si trovano più distanti. Il piccolo angolo che corrisponde allo spostamento apparente della stella si chiama angolo di parallasse, e dopo aver eseguito alcuni calcoli, a partire da questo angolo gli astronomi ottengono la parallasse trigonometrica, ovvero la misura diretta della distanza di una stella interamente basata sulla geometria e le dimensioni dell’orbita terrestre. Uno dei vantaggi della parallasse trigonometrica è che permette di ottenere misure di distanza svincolate da assunzioni o modelli fisici della stella in questione. Una stella con una parallasse di un secondo d’arco si troverebbe a una distanza di un parsec (pc), che corrisponde a 3.26 anni luce.

 

Tutte le stelle della Via Lattea si muovono in ogni momento, e la maggior parte di loro lo fa compiendo un’orbita circolare attorno al centro della galassia. Dal nostro punto di vista terrestre possiamo quindi vedere dei piccoli moti propri delle stelle, e più la stella è vicina a noi più il moto proprio sarà evidente. In passato sono state effettuate numerose campagne osservative per identificare le stelle che mostravano moti propri relativamente veloci, e queste stelle sono state poi studiate nuovamente una per una, allo scopo di misurare il movimento di parallasse. Questo immenso lavoro è culminato nel 1995 con l’uscita del General Catalog of Trigonometric Parallaxes di Yale, che conteneva circa 16 mila stelle. Il catalogo realizzato a partire dai dati di Hipparcos comprende quasi 120 mila stelle, con misure molto precise dei loro moti propri e delle loro parallassi. È un catalogo completo, dedicato a tutto il cielo, ma limitato alle stelle (relativamente) brillanti, e per molte di loro non viene rivelata una vera e propria parallasse, quindi nel catalogo si legge spesso “questa stella è troppo lontana per essere misurata”. Il nuovo catalogo UPC si basa su 3 anni di osservazioni effettuate presso la stazione osservativa di Flagstaff (Naval Observatory Flagstaff Station, NOFS) in Arizona, per le quali è stato utilizzato l’astrografo a grande campo URAT. Rispetto a quello di Hipparcos, questo catalogo si spinge a magnitudini molto inferiori, arrivando a osservare stelle di magnitudine 17. Non è stata fatta alcuna preselezione sulla base dei moti propri, ma sono state osservate oltre 200 milioni di stelle, la maggior parte delle quali sono troppo lontane per ottenere un risultato di parallasse affidabile. Gli astronomi Charlie Finch e Norbert Zacharias dell’USNO hanno misurato la parallasse trigonometrica per oltre 58 mila stelle di cui già si avevano dati di parallasse, mentre per circa 53.500 stelle sono riusciti a misurarla per la prima volta, con una precisione media di 4 millesimi di secondo d’arco. Questo angolo corrisponde a qualche millesimo di cm, per un oggetto posto a un km di distanza. La stella più vicina a noi scoperta grazie al catalogo UPC si trova a 25 anni luce da noi. Gli astronomi ritengono che questa distanza sia piccola, sebbene si stia parlando di 1.5 milioni di volte la distanza tra la Terra e il Sole. I risultati del loro lavoro sono stati pubblicati sulla rivista The Astronomical Journal. Il catalogo UPC è pubblicato dal Centre de Données Astronomiques di Strasburgo (CDS) e su molti altri siti in tutto il mondo. Altre misure di distanze stellari arriveranno presto dal progetto PanSTARRS, che sfrutta un telescopio molto più grande di quello utilizzato da UPC, e nel 2018 avremo i primi risultati di parallasse dalla missione europea GAIA. Nel disegno: rappresentazione schematica del metodo della parallasse per misurare la distanza di una stella vicina. Con lo spostamento della Terra attorno al Sole, la posizione apparente nel cielo della stella vicina cambia nel tempo, e l’angolo p è detto angolo di parallasse.
di Elisa Nichelli (INAF)

Il cielo di ROSAT è più limpido che mai

A guardarla, la prima impressione è quella di avere davanti agli occhi una variopinta tavolozza di un pittore contemporaneo, visti i colori decisamente fluo che compongono la scena. Ma per gli addetti ai lavori, la mappa ottenuta con il nuovo catalogo 2RXS appena rilasciato dagli scienziati dell’Istituto Max Planck per la Fisica Extraterrestre (MPE) è una vera miniera di preziose informazioni. Ogni singolo punto rappresenta infatti una sorgente celeste osservata nei raggi X dalla missione ROSAT tra il 1990 e il 1991.

Tutti i dati di questo nuovo catalogo sono stati ora completamente rianalizzati e verificati da cima a fondo, per restituire la più profonda e dettagliata visione del cielo X nella sua interezza oggi disponibile. A partire dal 1990, il satellite per astronomia nei raggi X ROSAT ha condotto la prima campagna osservativa profonda di tutto il nella banda di energia compresa tra 0.1 e 2.4 keV, riuscendo a far lievitare il numero delle sorgenti celesti di raggi X di circa 100 volte. L’idea che ha mosso i ricercatori dello MPE è stata quella di di migliorare l’affidabilità del primo catalogo, rianalizzando i file originali contenenti le informazioni sui fotoni registrati con un nuovo algoritmo di rilevamento avanzato e un processo di controllo completo. Una caratteristica importante del nuovo catalogo è una valutazione statistica dell’affidabilità delle sorgenti. Grazie all’elevata sensibilità e basso rumore di fondo dello strumento PSPC di ROSAT, le sorgenti cosmiche di raggi X possono essere identificate grazie al rilevamento di solo pochi fotoni. Questi segnali sono talvolta difficili da distinguere tra fluttuazioni casuali, e il nuovo catalogo fornisce una valutazione di tale effetto, sulla base di dati simulati. Il catalogo 2RXS contiene più di un semplice elenco di sorgenti: per quelle più brillanti ad esempio sono disponibili tre differenti fit spettrali, uno strumento utile per comprendere meglio la loro natura. Tra gli oggetti presenti ci sono potenti buchi neri in fase di accrescimento, ammassi giganti di galassie, stelle attive e resti di supernova. Con il nuovo catalogo, la comunità astrofisica ha ora un prezioso strumento in più per indagare questi oggetti. «È un bellissimo esempio dell’importanza della “preservazione” dei dati astronomici che mantengono intatto il loro interesse anche dopo decenni» commenta Patrizia Caraveo, direttrice dell’Istituto di Fisica Cosmica dell’INAF di Milano. «Oggi, più o meno 25 anni dopo la fine della copertura del cielo fatta dal satellite ROSAT, i colleghi dello MPE hanno rianalizzato i dati applicando nuovi algoritmi per migliorare la qualità delle informazioni estratte. Il nuovo catalogo ROSAT sarà subito utilizzato da tutta la comunità astronomica perché costituisce un importantissimo punto di riferimento. Bisognerà aspettare la missione eRosita, il cui lancio è previsto nel 2017, per avere una nuova, e più profonda, copertura del cielo X. Fino ad allora, i vecchi dati ROSAT rimarranno dominatori incontrastati».
di Marco Galliani (INAF)

Censimento cosmico in formato XXL

Il suo nome non lascia dubbi: XXL è il più grande censimento di ammassi di galassie mai realizzato dal telescopio XMM-Newton dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA). Un ambizioso progetto che ha coinvolto circa cento scienziati da tutto il mondo, tra cui numerosi dell’INAF e che ora inizia a dare i suoi frutti. I primi risultati scientifici dell’accurata indagine vengono pubblicati oggi in 13 articoli di un numero speciale della rivista Astronomy & Astrophysics. Il team di XXL ha scoperto, tra le altre cose, ben cinque superammassi di galassie, sterminati agglomerati di migliaia di galassie che si estendono nell’universo per decine di milioni di anni luce. Il team di XXL ha pure scoperto che la densità degli ammassi nello spazio sembra più bassa di quella predetta utilizzando le misure della radiazione di fondo cosmico a microonde.   Per chiarire l’origine di questa discrepanza ed affinare i modelli cosmologici e le loro predizioni sull’evoluzione dell’universo, occorrerà ulteriore lavoro sulla determinazione precisa delle masse degli ammassi, utilizzando informazioni da tutto lo spettro elettromagnetico. La complessa struttura di vuoti, filamenti e ammassi che definiscono oggi la trama del cosmo ha origine dalle piccole perturbazioni di densità che erano presenti nell’universo primordiale, perturbazioni di cui la radiazione cosmica di fondo porta memoria. La storia di come queste perturbazioni evolvono porta con sé informazioni su quantità fondamentali quali la forma delle fluttuazioni iniziali e la densità media di materia ordinaria (o barionica) nell’universo, oltre che di quantità elusive come la materia e l’energia oscure. Gli ammassi di galassie – gli oggetti più massicci osservati nell’universo – si trovano tipicamente nei nodi di questa immensa ragnatela cosmica e possono quindi essere utilizzati come segnaposto per ricostruire la storia dell’evoluzione dell’universo. Sono oggetti ricchi di gas caldo, che riempie lo spazio tra le galassie che li formano. Questo gas raggiunge temperature di qualche decina di milioni di gradi ed emette nei raggi X. Ed è proprio utilizzando le osservazioni di questo gas caldissimo che il progetto internazionale XXL va alla ricerca degli ammassi di galassie, spingendosi indietro nel tempo fino ad un’epoca in cui l’universo aveva meno della metà della sua età attuale, con l’obiettivo di verificare i diversi modelli cosmologici. XXL è la più grande campagna osservativa mai realizzata dal telescopio spaziale XMM-Newton dal suo lancio, nel 1999. Sono state osservate due porzioni di cielo, ciascuna pari alla superficie apparente di 100 lune piene, per oltre 1.600 ore complessive, identificando 450 ammassi di galassie e ben 25.000 nuclei galattici attivi (AGN). I primi tredici articoli in uscita su questa edizione speciale di Astronomy & Astrophysics fanno il punto dei principali risultati scientifici ottenuti fino ad oggi grazie alle informazioni raccolte dalla survey XXL, presentando inoltre i cataloghi dei 1.000 AGN e dei 100 ammassi di galassie più brillanti individuati. Tali ammassi, che posseggono masse comprese tra diecimila miliardi e un milione di miliardi di masse solari, sono stati localizzati ad epoche in cui l’Universo aveva un’età compresa tra 5,5 e 13 miliardi di anni e hanno consentito di ottenere una serie di interessanti risultati scientifici. Nelle porzioni di cielo osservate da XXL sono stati scoperti ben 5 superammassi, strutture cosmiche enormi (con dimensioni dell’ordine di alcune decine di milioni di anni luce) che collegano tra di loro diversi ammassi. Inoltre la densità di ammassi osservati appare essere minore di quella aspettata in base al modello cosmologico corrente, basato sulle osservazioni del fondo di radiazione cosmica misurate nella banda delle microonde dal satellite Planck. Stefano Ettori e Fabio Gastaldello, due ricercatori INAF coinvolti nel team di XXL commentano: «Questo apparente conflitto non è nuovo e senz’altro richiederà ulteriore lavoro sulla determinazione precisa delle masse degli ammassi, utilizzando informazioni da tutto lo spettro elettromagnetico». Lucio Chiappetti, anch’egli ricercatore INAF, ricorda inoltre che «l’INAF di Milano ospita sul proprio sito il principale database del progetto, lo XXL Master Catalogue browser, su cui verranno rilasciati al pubblico, contestualmente alla pubblicazione dei lavori, i cataloghi di questa prima release». Questa enorme messe di dati raccolta dalla survey ha già attivato diversi programmi osservativi di follow-up, in particolare un ESO Large Program per misurare la distanza degli ammassi osservati e quindi dar loro una precisa collocazione nello spazio, oltre a studi dettagliati di oggetti specifici con il William Herschel Telescope ed il Large Binocular Telescope, quest’ultimo per specifici candidati particolarmente distanti ed interessanti.   Anche per gli AGN è in corso un programma di osservazioni spettroscopiche con lo strumento AAOMEGA in Australia, oltre ad osservazioni ausiliarie nel radio usando i telescopi ATCA, GMRT e VLA. La survey XXL è un Very Large Program della missione XMM-Newton, che ha osservato ripetutamente due regioni di cielo di 25 gradi quadrati, fino a raggiungere una profondità di ~5×10^-15 erg cm^-2 s^-1 nella banda compresa tra 0.5 e 2 keV per sorgenti puntiformi. XXL è guidata da Marguerite Pierre (del CEA Saclay, in Francia) e coinvolge circa 100 scienziati di tutto il mondo, tra cui circa una ventina provenienti da vari istituti INAF (presso le sedi di Milano, Bologna, Padova e Roma) oltre che dalle Università di Bologna e Padova, co-autori dei lavori pubblicati nel numero speciale di Astronomy&Astrophysics dedicato alla survey XXL. Inoltre la struttura INAF-IASF di Milano ospita il database di tutte le sorgenti X del progetto, insieme alle loro controparti nelle diverse lunghezze d’onda, all’indirizzo: http://cosmosdb.iasf-milano.inaf.it/XXL/.   Il progetto XXL ha ricevuto un finanziamento nell’ambito della cooperazione scientifica Italia-Francia – PICS (INAF-CNRS). Tra le diverse tesi di dottorato che utilizzano i dati XXL, una è gestita in co-tutela tra l’Università di Padova e LAM-Marseille, e ne usufruisce Valentina Guglielmo, una studentessa italiana.
di Marco Galliani (INAF)

XMM-Newton fa 565.962: ecco l’ultima versione del catalogo

Sono ben 565.962 le sorgenti di raggi X presenti nell’ultima versione, la quinta, del catalogo realizzato grazie ai dati raccolti dal telescopio spaziale XMM-Newton dell’Agenzia Spaziale Europea. Frutto dell’analisi di circa 7.500 osservazioni del satellite XMM-Newton, questo catalogo rappresenta il più ricco atlante del cielo nei raggi X mai ottenuto da una singola missione .Il catalogo contiene una varietà di  sorgenti che va da oggetti vicini, anche nel nostro Sistema solare, fino ai  buchi neri più massicci ai confini dell’Universo.
3XMM-DR5 – questa la sigla del catalogo – è il frutto di un’incessante attività di osservazione di XMM-Newton  e dell’ elaborazione ed analisi dati da parte del “XMM-Newton Survey Science Centre” (di cui l’INAF-Osservatorio Astronomico di Brera fa parte)  che procede in modo pressoché ininterrotto da oltre 15 anni. In ogni puntamento il telescopio rileva tra le 50 e le 100 sorgenti di raggi X in una porzione di cielo della stessa dimensione apparente della luna piena e ogni anno vengono completate circa 600 osservazioni in punti differenti della volta celeste.
La varietà delle sorgenti, tra le più energetiche nell’Universo, è sorprendente: del catalogo fanno parte buchi neri supermassicci – annidati nel centro delle galassie – che divorano enormi quantità di gas e polveri, ammassi di galassie,  residui di esplosioni stellari, cioè oggetti  del diametro di pochi chilometri composti di materia estremamente densa e che ruotano velocissimi attorno al proprio asse, compiendo anche mille giri ogni secondo.
«Moltissimi degli oggetti presenti nel catalogo non sono mai stati osservati prima e rappresenteranno uno strumento formidabile ed insostituibile per investigazioni astrofisiche e cosmologiche negli anni a venire», sottolinea Roberto Della Ceca, che insieme ai colleghi dell’INAF Valentina Braito, Alessandro Caccianiga, , Tommaso Maccacaro e Paola Severgnini hanno contribuito alle attività legate all “XMM-Newton Survey Science Centre” di responsabilità dellI’ INAF-Osservatorio Astronomico di Brera.«Inoltre,  nascosti tra le 560.000 e più sorgenti del catalogo, potrebbero esserci oggetti celesti ancora più esotici o del tutto nuovi, in attesa di essere scoperti».
Proprio quello che è avvenuto durante la fase di validazione dati per il rilascio di 3XMM-DR5, quando sono stati scoperti due sistemi binari davvero bizzarri, che gli astronomi chiamano ‘polari’. Queste insolite coppie celesti sono composti da una stella simile al Sole e una stella nana bianca, la cui materia è ben un milione di volte più densa di quella dell’acqua. L’intensa forza di attrazione gravitazionale esercitata dalla nana bianca strappa gli strati più esterni del gas della compagna. Questo materiale catturato dalla nana bianca interagisce con il suo intenso campo magnetico (dieci milioni di volte maggiore di quello della Terra) riscaldandosi ed emettendo radiazione elettromagnetica, in gran parte proprio sotto forma di raggi X. Quando la materia che si deposita sulla nana bianca è così elevata che la stella non riesce più a sostenerne il peso, collassa, innescando così un’immane esplosione: una supernova di tipo I. Anche Natalie Webb dell’IRAP (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie) a Tolosa in Francia, responsabile dell’XMM-Newton Survey Science Centre, dove è stato realizzato il catalogo, sottolinea come la messe di dati presente in 3XMM-DR5 possa regalare molte sorprese agli scienziati:«Questa è solo la punta dell’iceberg. Ci sono molti nuovi oggetti interessanti da scoprire nel catalogo!».
di Marco Galliani (INAF)
Per saperne di più:

• La news pubblicata dal Consorzio IRAP: http://www.irap.omp.eu/en/actualites/actu-3xmm2
• L’articolo The XMM-Newton serendipitous survey. The third XMM-Newton serendipitous source catalogue di S.R. Rosen et al., presentato alla rivista europea Astronomy and Astrophysics
• Il nuovo archivio web dell’ XMM-Newton Survey Science Centre

Principal Galaxies Catalogue

Il Principal Galaxies Catalogue (abbreviato PGC) meglio noto anche con il nome di Catalogue of Principal Galaxies è uncatalogo astronomico di galassie creato e gestito dall’Osservatorio astronomico di Lione. Il catalogo originale fu pubblicato nel 1989 e raccoglie le coordinate equatoriali al 1950 e al 2000 e l’identificazione di 73 197 galassie. 40 932 coordinate hanno una deviazione standard inferiore ai 10′. Sono inoltre catalogati 131 601 nomi dai 38 più comuni cataloghi astronomici. PGC raggruppa per ogni galassia i valori medi disponibili in letteratura di varie grandezze:

• 49 102 descrizioni morfologiche;
• 52 954 misure della posizione degli assi maggiore e minore apparenti;
• 67 116 magnitudini apparenti;
• 20 046 misure di velocità radiale;
• 24 361 angoli di posizione.

Questo catalogo servì da struttura di partenza per il database di sorgenti extragalattiche Lyon-Meudon extragalactic database (LEDA) e porta il numero di riferimento VII/119 nell’archivio dei cataloghi astronomici mantenuto dal Centre de données astronomiques de Strasbourg (VizieR). Il catalogo PGC originale del 1989 è diventato obsoleto dopo la pubblicazione nel 2003 del catalogo PGC2003, parte integrante del progetto HyperLeda, evoluzione di LEDA. PGC2003 raggruppa 983 261 galassie entro la magnitudine B inferiore a circa 18 e porta il numero di riferimento VII/237 nell’archivio dei cataloghi astronomici VizieR.

Ecco il terzo Catalogo delle sorgenti gamma

Il nuovo catalogo delle sorgenti gamma rivelate dal satellite FERMI, il terzo della serie, è ora disponibile sul sito dedicato.  Copre 48 mesi di dati (dall’agosto del 2008 al luglio 2012) e contiene 3033 sorgenti rivelate con significatività superiore a 4  nell’intero intervallo di tempo. Sorgenti che hanno fatto saltuarie apparizioni nel cielo gamma e che, utilizzando la totalità dei dati, non superano la soglia non entrano a fare parte del catalogo. E’ interessante notare che il terzo catalogo, in breve 3FGL, con le sue 3033 sorgenti rivelate nei dati raccolti in 48 mesi, si inserisce bene sulla curva di crescita tracciata dal primo catalogo, che copriva 11 mesi e comprendeva 1451 sorgenti, e dal secondo con i suoi 24 mesi di dati per 1873 sorgenti. Come mai una missione che è attiva da 66 mesi pubblica un catalogo che ne copre solo 48? La ragione sta nella complessità del lavoro da svolgere: estrarre le sorgenti gamma non è un processo semplice. Per evidenziare la presenza delle sorgenti occorre modellare l’emissione diffusa, prodotta dall’interazione dei raggi cosmici con il gas della nostra galassia, e sottrarla dall’emissione gamma misurata. E’ un processo delicato perché il modello dell’emissione diffusa non è univoco, ma dipende da diversi parametri che devono essere ottimizzati per fornire una buona descrizione dei dati. Quando si decide di partire con la costruzione di un nuovo catalogo basato su una maggiore quantità di dati, oppure su dati che hanno subito un nuovo processamento, è sempre necessario riaggiustare il modello del diffuso. Questo spiega l’apparente ritardo tra lo stato attuale della missione e il periodo coperto dal catologo. Per ogni sorgente, oltre alla posizione ed al flusso totale, vengono fornite indicazioni sulla forma spettrale ed un indice di variabilità calcolato sul tempo scala di un mese. Sono queste le informazioni che vengono usate per cercare di capire la natura delle sorgenti rivelate da Fermi. Benchè si siano fatti significativi sforzi per ridurre al minimo le dimensioni delle regioni d’errore associate a ciascuna sorgente, l’incertezza nel posizionamento è comunque tale da impedire una identificazione delle sorgenti solo sulla base della coincidenza posizionale con altri oggetti celesti. Per parlare di identificazione, oltre alla coincidenza spaziale, occorre anche informazione temporale quale pulsazione, per le stelle di neutroni, variabilità orbitale, per le sorgenti binarie, e variabilità correlata ad altre lunghezze d’onda, per i nucleo galattici attivi. Alternativamente, nel caso di sorgenti non puntiformi, è possibile sfruttare l’informazione sull’estensione per identificare le sorgenti gamma con altri sorgenti estese presenti nell’error box. E’ il caso dei resti di supernova, delle Pulsar Wind Nebulae e della radio galassia Centauro A (che presenta in gamma un’estensione compatibile con i lobi radio) oppure della grande nube di Magellano. In totale, le sorgenti identificate con assoluta certezza sono 232. La classe dominante è sicuramente quella dei pulsar che contribuiscono con 137 oggetti, seguiti da 38 Flat Spectrum radio quasar e 18 BLLac, poi si torna in campo galattico con 12 resti di supernova, 9 PWN, 3 sorgenti binarie e così via. Anche quando non sia possibile identificare con sicurezza le sorgenti, si possono utilizzare i cataloghi (con particolare attenzione alle classi di oggetti che si sanno emettere in raggi gamma) per cercare possibili candidate controparti per poi valutare la probabilità dell’associazione. In questo modo si compila la lista delle sorgenti associate, molto più numerose di quelle identificate. Si tratta di 1809 sorgenti, 1500 delle quali sono associate a galassie attive di vario tipo. Alla fine, rimangono 992 sorgenti per la quali non si è trovata alcuna associazione plausibile, sono le sorgenti non identificate che rappresentano del 33 % dell’intero catalogo, una percentuale simile a quella del secondo catalogo di sorgenti Fermi. Un terzo delle sorgenti non identificate è concentrato in prossimità del piano della nostra galassia mentre le restanti 658 sono uniformemente spalmate nel cielo. I bacino delle sorgenti non identificate costituisce un grande spazio di scoperta per gli anni a venire.
di Patrizia Caraveo (INAF)