ATTIVITÀ' DI RICERCA
anno 1999
SISTEMA SOLARE
Responsabile del gruppo di ricerca in Studi sul Sistema Solare: Prof. Cesare
Barbieri
(afferenti: M. Lazzarin, S. Fornasier, S. Casotto)
1 - Il gruppo di ricerca si è notevolmente rafforzato: M. Lazzarin
ha vinto il concorso da ricercatore astronomo all'Università di Padova
e ha preso servizio dall'1/11/99; S. Fornasier, che si laureò nell'ottobre
del 1997 con una tesi sugli asteroidi, ha vinto il concorso da collaboratore
tecnico VII livello previsto nel Cofin98 e successivamente ha avuto una
borsa triennale di dottorato CISAS; si è laureato il sig. Fabrizio
Bernardi con la tesi: Studi di Asteroidi con la WAC di Rosetta.
2 - Vari membri hanno partecipato ai seguenti congressi:
Impact (Torino, giugno 1999); Fifth International Conference on Mars (Pasadena,
USA, luglio 1999): ACM (Ithaca, USA, luglio 1999);
3 - Si è organizzato il 31-mo meeting annuale della Division for
Planetary Sciences dell'American Astronomical Society (Abano, 10-15 ottobre
1999), con oltre 700 partecipanti; M. Lazzarin è stata chairman di
una sessione;
4 - si è composto un libro su "Avvistamenti
e Impatti di Corpi Celesti" per conto della Regione del Veneto, disponibile
anche in rete all'indirizzo: http://www.pd.astro.it/meteoriti.html
5 - si è partecipato all'organizzazione della
Mostra sulla Luna, aperta a Padova dal 1 luglio al 20 ottobre 99
6 - strumentazione acquisita: Workstation PC per analisi dati; software
di analisi dati
7 - attività correlate
- è proseguita la costruzione della Wide Angle Camera di Rosetta, con
la partecipazione a vari incontri tecnici e scientifici (su fondi ASI)
- S. Fornasier (in collaborazione con C. Pernechele, OA Pd) ha utilizzato un
particolare strumento (detto riflettogoniometro) per misure della diffusività (BDRF)
nel visibile, che può essere usato per superficie simili a quelle planetarie
8 - si sono trovate le risorse necessarie per trasformare il telescopio
Schmidt di Asiago da utilizzo fotografico a utilizzo CCD, in modo da renderlo
efficiente nella scoperta e follow-up di asteroidi, NEA e NEO, mediante
un accordo con l'Osservatorio Astronomico e il DLR di Berlino. Il lavori
sono iniziati e si concluderanno entro il 2000.
9 - si è costruita una pagina web illustrante le
attività del
gruppo: http://planet.pd.astro.it/planets/
10 - si è iniziata l'organizzazione della conferenza internazionale
Earth-Moon Relationships che si terrà a Padova dall'8 al 10 novembre
2000, vedi pagina web: http://planet.pd.astro.it/planets/earth-moon/
Nel seguento vengono esposte le principali linee
di ricerca suddivise per partecipante al gruppo, anche se in molte di
questa la partecipazione è stata
pressoché di tutti.
- C. Barbieri: partecipazione ai lavori scientifici
su Na Lunare e su asteroidi; scrittura opuscolo per Regione Veneto; ha
ottenuto con il TNG i primi dati speckle di asteroidi per la determinazione
dei diametri di asteroidi: un confronto con quelli ottenuti con lo Space
Telescope ha mostrato la validità della
tecnica utilizzata (in collaborazione con Bernardi, Cremonese, Fornasier,
Lazzarin). Ha proseguito il coordinamento dei lavori WAC per OSIRIS/ROSETTA;
ha curato una edizione particolare del Sidereus Nuncius per il DPS99
- S. Casotto. Prima fase della costruzione di un
simulatore di forma e potenziale gravitazionale di corpi solidi irregolari
di densità costante.
A questo scopo è stato adottato sia il formalismo per la generazione
su base statistica di corpi gaussiani, sia la definizione di forme descritte
da funzioni relativamente semplici in coordinate sferiche, al fine di:
1. calcolare orbite della sonda durante un flyby del corpo o nella fase successiva
in cui la sonda vi orbita intorno
2. simulare immagini di tale corpo durante il flyby o nell'orbita legata,
3. simularne la rotazione ed i suoi effetti sull'orbita della sonda,
4. simulare osservazioni ottiche e radio(=distanza) nella fase di orbita legata
per ricavarne il campo gravitazionale.
Conclusa questa fase passeremo all'integrazione dell'orbita di una sonda nel
campo gravitazionale sintetico, all'estensione non-gravitazionale del campo
di forze del corpo per simulare un nucleo cometario ed alla generazione di
immagini del corpo medesimo.
- G. Cremonese: Buoni risultati sull'asteroide Elst-Pizarro che nel 1996
ha mostrato una coda di polvere. Atmosfera di sodio della Luna. Collaborazione
con W.Huebner, D.Boice, H.Rauer sull'analisi degli spettri ad alta risoluzione
della chioma e di polvere della Hale-Bopp relativi alle emissioni del sodio.
Analisi delle molecole contenenti sodio osservate nel mezzo interstellare
e su altri corpi del Sistema Solare. Modello idrodinamico della chioma della
cometa per spiegare la distribuzione di velocitá degli atomi di sodio
e le possibili sorgenti. In collaborazione con G.Carraro, M.Maris e M.Fulle
ha iniziato ad analizzare le immagini ottenute al TNG e all'NTT dei due
satelliti irregolari di Urano, Sycorax e Caliban. Ha iniziato l'analisi
dell'anticoda di polvere della cometa Lee in collaborazione con M.Fulle
e con gli astrofili A.Milani e L.Sannino.
- M. Lazzarin e S. Fornasier: Ricerca di materiale proveniente da processi
di alterazione acquosa sulle superficie di asteroidi della fascia principale
(2.2-3.8 UA). I dati spettroscopici utilizzati (finora circa 80 oggetti
investigati) sono stati acquisiti presso l'Osservatorio di Asiago (1.80
m) e di ESO-La Silla (1.5m). Un terzo proposal ESO è stato eseguito
con successo nel mese di novembre 1999 (circa 30 spettri). Più del
60% degli oggetti investigati hanno mostrato la presenza dei suddetti
materiali. Il confronto tra la composizione superficiale di asteroidi
che presentano alterazione acquosa e le meteoriti condriti carbonacee di
tipo CM2 per determinare l'origine delle meteoriti ha mostrato la compatibilità tra
i due tipi di oggetti, in particolare con la condrite LEW90500, con differenze
inferiori al 3%. Studio da Terra di candidati di missioni spaziali: è stata
effettuata una indagine di tipo spettroscopico e fotometrico dell'asteroide
4979 Otawara, il primo dei due asteroidi che verranno incontrati dalla
sonda Rosetta, determinandone il tipo tassonomico ed il periodo di rotazione,
e di 9969 Braille, oggetto incontrato dalla Deep Space 1 il 29 luglio
1999. Il tipo tassonomico identificato è stato confermato dai dati
spaziali.
- M. Lazzarin: Studio della composizione superficiale di Centauri ed Edgeworth
Kuiper Belt Objects: è stata effettuata una indagine spettroscopica
e fotometrica utilizzando il 3.6m l'NTT e il VLT. Il risultato principale è stata
la determinazione di una differente composizione superficiale degli oggetti
la cui origine è ancora sconosciuta. La medesima differenza è stata
riscontrata tra i Centauri e i trans nettuniani, possibile prova che
i Centauri siano oggetti in transito dalla Kuiper Belt al sistema planetario
interno.
ASTROFISICA STELLARE
Studio della Popolazione Stellare Vecchia nella Galassia
Studio della popolazione stellare vecchia della nostra Galassia, con particolare
riferimento agli ammassi globulari (AG) ed al Bulge galattico, alla comprensione
della loro origine e della loro evoluzione.
Lo studio degli AG è stato principalmente di carattere osservativo e
si è avvalso di dati già raccolti o in fase di acquisizione sia
con telescopi a terra che con telescopi nello spazio (principalmente HST). È noto
che l'evoluzione dinamica interna ed esternamente indotta (interazione con
Galassia) degli ammassi globulari può alterare non solo la popolazione
stellare che li compone (stripping globulari mareale), ma avere anche effetti
sull'evoluzione delle singole stelle. Solo un attento esame di questi effetti
può permettere di risalire alla popolazione stellare iniziale e chiarire
le condizioni fisiche del mezzo da cui sono formati. Allo studio della popolazione
di AG si è affiancato, con scopi analoghi, lo studio della composizione
chimica, delle abbondanze relative (ed in particolare di O e Fe) delle stelle
vecchie della Galassia, che risulta essere uno degli strumenti fondamentali
per studiare i meccanismi di formazione ed evoluzione delle galassie.
La ricerca si è scolta su 5 filoni distinti:
- Ammassi stellari e popolazione nel bulge galattico,
con lo studio con dati nel visuale e nel vicino IR allo scopo di
determinare la metallicità e
l'età e confrontarle con quelle degli ammassi di alone.
- Ammassi Globulari nell'alone esterno, per
determinare i parametri morfologici, l'età, la composizione
chimica, i rapporti di abbondanza e le caratteristiche della loro
popolazione stellare, con particolare riferimento al problema del
secondo parametro.
- Funzione di luminosità e di massa di
stelle in ammassi globulari, con uno studio accurato della funzione
di massa attuale degli ammassi globulari, delle sue caratteristiche
che in funzione della posizione dell'ammasso nel potenziale galattico
e del suo contenuto metallico da cui sono state tratte informazioni
sulla funzione di massa iniziale.
- Popolazioni stellari in ammassi Post-Core-Collapse. È ormai
accettato comunemente che l'alta densità nella fase di collasso
e post-collasso del core degli ammassi globulari genera dei fenomeni
che possono alterare l'evoluzione delle stelle ivi presenti. Questi
fenomeni sono stati evidenziati tramite lo studio dei gradienti di
popolazione con dati nel visuale e nel vicino IR.
- Contenuto metallico e rapporti di abbondanza in stelle vecchie. Sono
state estese le osservazioni sia spettroscopiche che fotometriche,
finalizzate allo studio delle abbondanze, a campioni di maggiori dimensioni,
scelti sia nella direzione del centro galattico che in quella dell'anticentro.
Nel corso del 1999 sono state approfondite le tematiche,
già in
corso di studio sulla popolazione stellare del Bulge galattico. In particolare è stata
ampliata la survey di ammassi stellari proiettati in direzione del bulge,
da 5 a 10 gradi dal centro galattico utilizzando dati raccolti col telescopio
danese dell'ESO a La Silla. È stata inoltre completata l'analisi
degli spettri ad alta risoluzione di un campione di stelle nell'ammasso
di bulge NGC 6553 e dei dati WFPC2 dell'ammasso Terzan 1 proiettato in prossimità del
centro galattico nel quale, per la prima volta, è stato rilevato
l'effetto di secondo parametro nel bulge galattico. Le analisi hanno portato
a nuove determinazioni di distanze, reddening, metallicità per undici
ammassi stellari, confermano la prevalenza di ammassi globulari ricchi di
metalli verso il centro del bulge. I dati spettroscopici in NGC 6553 hanno
dato risultati inattesi. Benchè sia stata confermata la metallicità globale
vicina al valore solare, gli elementi alfa risultano sovrabbondanti rispetto
al ferro se confrontati con i rapporti delle stelle di disco. Questo risultato
implicherebbe un arricchimento iniziale dominato da supernovae di tipo II.
Ulteriori dati verranno raccolti con VLT, nel corso del 2.000, per confermare
questa peculiarità.
- Nell'ambito del progetto sullo studio delle
conseguenze dell'interazione dinamica delle stelle nei cores degli
ammassi globulari sulla loro evoluzione in fase di post-sequenza
principale sono stati ridotti i dati HST per 36 ammassi. Questo data
base è stato usato per
una serie di lavori (pubblicati su riviste con referee) tra i quali:
- studio delle proprietà delle code
di ramo orizzontale estese;
- studio dei tempi evolutivi fuori sequenza principale;
- studio delle proprietà dell'RGB-bump;
- determinazione del contenuto di elio in ammassi globulari.
- Nell'ambito del progetto 1), si è iniziato
uno studio completo, con copertura a grande campo in 4 bande fotometriche
dell'ammasso globulare NGC2808.
- Sempre nell'ambito del progetto di cui al
punto 1), si è completato
lo studio della rotazione delle stelle di ramo orizzontale esteso nell'ammasso
M13.
- Si è completata la riduzione dei dati relativi a 52 ammassi
osservati con telescopi da terra nell'ambito del progetto per la determinazione
dell'età relativa degli ammassi globulari. I dati sono stati
tutti pubblicati.
- Si è completato lo studio dell'età relativa degli ammassi
globulari, trovando che la dispersione di età è molto
piccola.
- Sempre usando il data base di cui al punto 3, sono stati calibrati
alcuni parametri morfologici del diagramma cm in funzione del contenuto
metallico degli ammassi globulari.
- Si è iniziato lo studio dell'ammasso
aperto NGC~4815.
Supernovae
1. Si è continuato l'aggiornamento dell' "Asiago Supernova
Catalogue" pubblicandone una seconda edizione contenente dati su 1447
Supernovae e loro galassie parenti. Rispetto alla precedente versione, del
1989, si sono riportate le posizioni accurate di ogni oggetto ed il codice
del tipo morfologico della galassia parente per facilitare l'uso statistico
dei dati. Il Catalogo è mantenuto costantemente aggiornato ed accessibile
in Rete.
2. È continuata la collaborazione per la riduzione di dati di ammassi
aperti osservati al SAAO (NGC 6204, NGC 6604). Di quest'ultimo si è completato
lo studio fotometrico BVI e spettroscopico migliorando i dati concernenti
la distanza, l'assorbimento e l'età. Le osservazioni di velocità radiale
di alcuni membri fisici confermano il modello cinematico vigente di rotazione
galattica.
Teoria dell'evoluzione stellare
È proseguito l'aggiornamento continuo della fisica di base (opacità radiative
del plasma, sorgenti di energia nucleare, eq. di stato etc..) necessità per
la costruzione di modelli stellari; inoltre sono state approfondite due
tematiche particolarmente importanti ed ancora molto incerte. La prima riguarda
la perdita di massa per vento stellare e i suoi effetti sull'evoluzione
principalmente delle stelle di grande massa, mentre per quanto riguarda
la seconda è stata studiata la possibilità di modellare il
mescolamento convettivo in regioni turbolente come un processo diffusivo
che si può estendere al di fuori della regione di effettiva instabilità.
Per quanto riguarda le stelle di massa piccola ed intermedia è stata
studiata la fase finale di bruciamento in doppia shell lungo il ramo Asintotico
(AGB) fino alla formazione della nana bianca. Questa fase è stata
calcolata esattamente allo scopo di fornire da un lato una calibrazione
sicura della relazione luminosità - età - metallicità per
le stelle di AGB e dell'altro per il calcolo corretto dei prodotti della
nucleosintesi finale (dredge-up del carbonio, bruciamento nucleare alla
base dell'inviluppo, processi s). Dalla ricca griglia di modelli stellari
sono stati aggiornati gli yields chimici in dipendenza della metallicità iniziale
delle stelle ed inoltre abbiamo incorporato nel codice numerico di evoluzione
chimica il feedback dell'energetica legata al processo di formazione stellare
sul processo di formazione stellare stesso. L'obiettivo finale del progetto è quello
di arrivare all'introduzione dell'aspetto dinamico. A partire dai modelli
di evoluzione chimica vengon generati modelli spettrofotometrici di galassie
per interpretarne le proprietà fotometriche attuali e al variare
del redshift.
Variabili cataclismiche
L'accrescimento di materia da parte dell'oggetto
collassato nelle variabili cataclismiche e le modalità con cui
avviene tale processo sono alla base della vasta fenomenologia osservata
nelle varie sottoclassi. Esiste pertanto un problema generale di poter
interpretare I diversi comportamenti osservati secondo un unico schema
evolutivo.
Il programma di ricerca si è articolato come
segue:
Studio di oggetti selezionati che presentano significativi parallelismi fenomenologici
con altri tipi di variabili cataclismiche. Finora tale studio aveva interessato
principalmente le old novae CP Pup e GK Per e la nova ricorrente T Pyx.
Studio del comportamento a lungo termine di Variabili Cataclismiche allo scopo
di individuare eventuali trends evolutivi e anche per lo studio di cicli di
tipo solare nelle componenti secondarie.
Proseguimento della costruzione di modelli evolutivi di Binarie Cataclismiche.
I primi risultati di questo studio sono stati pubblicati e hanno mostrato che
l'applicazione del modello di dinamo solare alla secondaria delle binarie strette è in
grado di giustificare il frenamento magnetico necessari a produrre I mass tra
nsfer rate osservati. Tale modello, inoltre, riproduce accuratamente la statistica
delle varie sottoclassi di cataclismiche osservate nei dintorni dei "period-gap" (tra
le 2-3h di periodo orbitale).
Ricerca sistematica degli elementi orbitali di dwarf novae deboli e poco studiate
osservate spettroscopicamente non appena entrano nella fase di outburst.
Survey spettroscopica a bassissima dispersione di Variabili Cataclismiche allo
stato quiescente, specialmente di quelle particolarmente deboli mai osservate
prima.
Osservazioni IUE di Variabili Cataclismiche allo scopo di analizzare le modalità del
processo di accrescimento in prossimità della nana bianca. Tale studio
si è basato anche sulle analisi del materiale IUE di archivio. Si intende
continuare lo studio del fenomeno oscillatorio nelle novae durante il declino
dalla fase esplosiva.
Studio delle controparti ottiche di "X-Ray transients".
MEZZO INTERSTELLARE
Classificazione delle curve di estinzione UV utilizzando
un catalogo di 1415 oggetti le cui curve sono state ottenute dai dati
fotometrici UV del satellite ANS. Lo scopo del lavoro è quello di focalizzare il comportamento
delle curve che si discostano dalla curva standard del mezzo interstellare
diffuso e che prevalentemente sono legate a linee di vista che attraversano
ambienti densi (nubi molecolari) in assenza e in presenza di stelle giovani
massicce. Lo studio della correlazione tra l'estinzione in tali condizioni
e le proprietà fisiche ambientali fornisce indicazioni importanti
sulla evoluzione dei grani.
Studio dell'estinzione intrinseca in galassie starburst
allo scopo di consentire confronti più corretti tra osservazioni
e modelli spettrofotometrici.
ASTROFISICA GALATTICA
E EXTRAGALATTICA
Studio delle proprietà spettroscopiche
e fotometriche delle galassie early-type.
M. D'Onofrio in collaborazione con G. Fasano e D.
Bettoni ha lavorato alla riduzione fotometrica di galassie early-type
di diversi clusters a redshift intermedi (z=0.3), determinando le magnitudini,
i colori ed i raggi effettivi delle galassie del campione e la relazione
mue - Re. I dati indicano che la relazione è bimodale, come aveva suggerito anni addietro un lavoro
in collaborazione con M. Capaccioli su galassie del Virgo cluster. L'esistenza
di due famiglie di galassie early-type è molto importante per lo
studio dell'evoluzione delle strutture dell'universo.
Un secondo lavoro di M. D'Onofrio in collaborazione
con G. Busarello e P. Merluzzi, dell'Osservatorio di Capodimonte, ha analizzato
i dati HST per il cluster AC118 (z=0.3), e si sono determinati i raggi
effettivi e le luminosità totali. Per questo cluster, avendo a
disposizione anche i dati spettroscopici, si potranno determinare il Piano
Fondamentale e studiare l'evoluzione delle galassie con il redshift.
Infine è in corso di pubblicazione il lavoro
di M. D'Onofrio in collaborazione con E. Iodice e M. Capaccioli sulla
modellizzazione 2D della brillanza superficiale delle galassie early-type
di Virgo e Fornace.
Formazione e struttura delle galassie a disco
- Ricerca e studio di strutture cinematicamente disaccopiate nelle
galassie a spirale, con particolare riferimento al caso di bulge disposti
ortogonalmente al disco.
- Ricerca di buchi neri ipermassicci al centro delle galassie.
- Studio della struttura delle galassie a disco di tipo So ed Sa al
fine di quantificare la frazione di materia oscura presente entro il
raggio ottico e determinare la presenza di gas ionizzato contenuto
dalla pressione dinamica nella regione del bulge.
Popolazioni stellari nell'ultravioletto
Primo studio, per mezzo di dati HST, di un ammasso
a redshift intermedio (abell 851 a z= 0.4) che ha permesso di fissare
deo limiti sia nell'entità dei
processi di formazione stellare, sia nel livello di emissione UV della
popolazione evoluta a un'epoca di circa 5 miliardi di anni fa.
Dinamica delle galassie
Secco e collaboratori hanno evidenziato la presenza di una scala di lunghezza
indotta dalla componente oscura sulla materia barionica, mediante l'uso
del teorema del viriale tensore esteso a due componenti.
Si tratta di una dimensione tipica della struttura barionica che minimizza
il "viriale" delle forze che su di essa agiscono, quando la componente
luminosa è completamente immersa in un'altra componente di materia oscura.
L'esistenza di tale lunghezza di scala è stata provata, inizialmente,
per una sequenza quasi-statica di configurazioni virializzate, definita per
un sistema doppio fatto da uno sferoide omogeneo che si contrae, conservando
il momento angolare, entro un'altro, pure omogeneo, che rimane congelato. Per
sondare quanto la presenza di tale lunghezza dipenda dalle distribuzioni di
materia sia visibile che oscura, sono stati, poi, considerati i termini tensoriali
sia dell'energia potenziale self che quello dell'energia potenziale di marea
nel caso di due sferoidi omotetici con distribuzioni di massa a strati simili,
caratterizzate da due power-law density distributions,troncate e dotate di
piccolo core omogeneo centrale, per evitare divergenze.
Solo per particolari distribuzioni della massa oscura, la lunghezza di scala
sparisce. In generale è presente e, a nostro avviso, caratterizza la
dimensione tipica della componente visibile delle galassie sia early- che late-
type.
Sempre con modelli analitici di questo tipo, in collaborazione con il Dr.R.Caimmi,
siamo poi passati a considerare una problematica tipica delle galassie ellittiche:
quella del loro schiacciamento. Tenendo in considerazione l'effetto mareale
di un alone oscuro sulla componente visibile di una galassia, dotata di basso
momento angolare,- effetto dovuto alla interazione gravitazionale fra i due
sottosistemi,- abbiamo trovato, per galassie di questi tipi morfologici, una
nuova relazione fra il loro schiacciamento, l'anisotropia nel tensore delle
velocità peculiari, la velocità sistematica e quella peculiare,
osservate lungo la linea di vista e mediate sulla massa. Le curve sono state
estese a varie epoche di evoluzione di dette galassie.
Anche se il modello iniziale è piuttosto grossolano dal punto di vista
della descrizione dettagliata delle strutture osservate, la sua specificità risiede
nella capacità di individuare in modo chiaro il ruolo dei vari parametri
fisici coinvolti.
Rilassamento violento di strutture non collisionali (Prof.
L. Secco e collaboratori)
Il meccanismo riguarda strutture fatte soprattutto
di ingredienti non collisionali, può quindi comparire nelle fasi di formazione di componenti barioniche,
per la maggior parte fatte di stelle come le galassie ellittiche, e/o nelle
fasi di strutturazione della materia oscura, non barionica, negli aloni
delle galassie. Da un punto di vista cosmologico, conservando una visione
monolitica (almeno da un certo momento in poi), il meccanismo di rilassamento
entrerebbe in gioco non appena una proto-struttura si sgancia dal flusso
di Hubble, nella fase di massima espansione, per cominciare a collassare
sotto la sua autogravità. In questa visuale, la transizione da questa
fase a quella virializzata avviene attraverso rapide oscillazioni della
struttura dovute ad una rapida variazione del potenziale gravitazionale.
poiché non sono presenti fenomeni dissipativi, essenzialmente legati
agli urti, l'energia totale viene conservata, mentre non lo è quella
dei singoli componenti. Durante tali oscillazioni si assiste ad una trasformazione
di moti dei costituenti, inizialmente coordinati in fasi alterne di collassi
e rimbalzi, in moti {random} che danno luogo ad un termine di pressione
in grado di rendere possibile la virializzazione della struttura. Il passaggio
dal coordinamento allo scoordinamento dei moti d'insieme va sotto il nome
di Landau damping. Oltre all' assenza di segregazione di massa nelle ellittiche,
che da credito, ancora oggi, all'idea che tali tipi di galassie debbano
aver subito tale meccanismo di ridistribuzione di energia con modalità indipendente
dalla massa, ci sono altre argomentazioni che chiamano n causa tale tipo
di meccanismo, relative, ad es., alla dinamica degli ammassi di galassie
( White, S.D.M., 1996, Herstmonceux Conf. on Gravitational Dynamics,
36, 121 ) o alla fenomenologia connessa con l'accrescimento di materia attorno
ad un buco nero Stiavelli, M., 1998, ApJL 495/2, L91).
Utilizzando il codice sviluppato da Carraro G., Lia C. e Chiosi C. (
1998, MNRAS, 297, 1021), si sono effettuate diverse simulazione di collassi
di una struttura monolitica a una componente non collisionale, con alcuni
profili di densità iniziali (r ~ 1 / r2). I primi risultati ottenuti,
che fanno ben sperare, sono stati presentati al Meeting del Network (Coordinatore
Prof.C.Chiosi), tenutosi a Padova il 18-19 maggio, 1999 a Padova.
È stata avviato un nuovo tema di ricerca che consiste nel tentare
di spiegare la crescita della complessità durante l'evoluzione cosmologica.
Come complessità si deve qui intendere il numero di strutture gravitazionalmente
legate; in altre parole il problema consiste nella ricerca del perché l'universo,
a partire dall'epoca della "ricombinazione", si debba articolare
in modo sempre più vario e differenziato, con una crescita d'informazione
in apparente contrasto con il II Principio della Termodinamica. Le prime
considerazioni che sono state fatte, riguardanti le strutture su scala
galattica e stellare, evidenziano spunti di grande interesse che permettono
di porre in luce le profonde connessioni fra l'evoluzione cosmologica e
l'evoluzione della Vita.
Si sono cominciate anche ad analizzare le notevoli implicazioni che tali
aspetti possono avere su di un piano conoscitivo più elevato di quello
strettamente scientifico.
Polar-rings in galassie a disco
È stato sviluppato uno studio di galassie che hanno acquisito materia
dall'esterno, ampliando la survey delle galassie con polar rings iniziata
ai radiotelescopi SEST di La Silla e Pico Veleta in Spagna. Le osservazioni
hanno mostrato che nella maggior parte di queste galassie esiste un eccesso
di idrogeno molecolare rispetto alle galassie normali e probabilmente questo
eccesso può essere messo in relazione con l'impatto di materia dall'esterno.
Survey cinematica di spirali isolate
È iniziata una ricerca che cerca di comprendere se l'attività nucleare
in alcune galassie possa essere una conseguenza di una interazione gravitazionale,
oppure se essa si possa generare in maniera indipendente. A tal fine è necessario
lo studio sistematico di un grande campione di galassie. Sono state scelte
circa un centinaio di galassie spirali isolate che formano un campione statisticamente
completo. Queste osservazioni fanno parte di un progetto internazionale
(Padova, Parigi, Madrid, Granada, La Silla) che è iniziato dal Marzo
1996 ed è coordinato da M. Moles di Madrid. Verranno analizzate le
proprietà globali delle galassie del campione, separate nei vari
tipi morfologici, studiandone la frequenza di sotto-strutture (barre,
box, anelli...), le popolazioni stellari, le deviazioni dalla simmetria
presenti nella dinamica del gas e delle stelle e la distribuzione della
polvere.
Studio degli ambienti di galassie con controrotazione
Nell'ambito dello studio del fenomeno della controrotazione
del gas e delle stelle nelle galassie è importante la conoscenza degli ambienti che
le circondano, poiché essi ci possono dare una indicazione di quando
può essere avvenuto il fenomeno di accrescimento o merging che ha
dato luogo alla controrotazione. Quindi, in collaborazione con D. Bettoni
e F. Prada (UNAM, Messico), è iniziato uno studio delle caratteristiche
degli ambienti che circondano queste galassie.
Modelli dinamici e fotometrici di galassie
Sono stati realizzati modelli autoconsistenti di
galassie che hanno utilizzato sia i dati fotometrici bidimensionali che
quelli dinamici completi (dispersione di velocità, curva di rotazione stellare, asimmetrie presenti). I
modelli creati sono tridimensionali e formati da più componenti.
Osservazioni di gas molecolare in galassie con controrotazione
In collaborazione con D. Bettoni e R. Ciri nel 1997 è stato trovato,
per la prima volta in una galassia spirale, che il gas presente nel nucleo
ruota in senso opposto a quello delle stelle, una chiara indicazione di
acquisizione di materiale dall'esterno. A questo primo caso nel 1998 se
ne sono in seguito aggiunti altri, rendendo quindi chiaro che i fenomeni
di contro-rotazione sono presenti anche in galassie spirali e che quindi
l'accrescimento di materia dovrebbe essere indipendente dal tipo morfologico.
In seguito osservazioni millimetriche, effettuate quest'anno, con il telescopio
di Pico Veleta, in collaborazione con S. Garcia-Burillo e M. Sempere dell'Osservatorio
di Madrid, hanno portato alla scoperta che tutto il gas molecolare presente
in NGC 3626 controruota rispetto alla componente stellare. Il gas acquisito
da una spirale o da una galassia con una non trascurabile presenza di gas è soggetto
a frequenti urti con le nubi pre-esistenti, diventando caldo ed evaporando
o, in alternativa, essendo raffreddato dalla formazione stellare trasformandosi
in H2.
ASTROFISICA DELLE ALTE ENERGIE
Coordinamento di una campagna di surveys a varie
lunghezze d'onda infrarosse con l'osservatorio spaziale ISO, incluse surveys
ultra-profonde negli Hubble Deep Fields osservati con l'Hubble Space Telescope.
Uno sforzo particolare è stato
dedicato all'identificazione ottica delle deboli sorgenti ad alto redshifts
scoperte con ISO, e alla loro investigazione spettroscopica nel vicino
IR con lo spettrografo ISAAC su VLT. Queste osservazioni hanno
portato alla scoperta che si tratta di galassie a redshifts tra 0.5 e
1.5 caratterizzate da una fase di attività stellare assai elevata
(SFR~100 Mo/&yr
o più). E' stato invece escluso che le emissioni siano principalmente
dovute ad attività AGN. Tale ricerca continuerà negli anni
successivi con nuove campagne osservative, principalmente con telescopi
ESO. Studio del fondo cosmico infrarosso (CIRB), determinazioni indirette
di flusso da osservazioni spettrali di AGN ad altissima energia, caratterizzazione
astrofisica delle sorgenti del fondo. Come detto sopra, le sorgenti deboli
IR osservate con ISO e ISAAC, e che originano una grossa frazione del fondo
CIRB, sono principalmente starbursts, quindi è all'attività stellare
che deve essere ricondotta questa nuova importante componente cosmologica.
A questo si collega anche la ricerca effettuata con il satellite italiano
SAX di galassie starburst e galassie IRAS ultraluminose nelle bande X, per
ricavarne ulteriori e indipendenti vincoli alla fisica delle galassie attive
nell' IR. Studio delle proprietà di emissione IR, millimetrica e
radio di galassie e quasar. Modellistica dell'emissione fotometrica delle
galassie, sintesi di popolazione in galassie ellittiche e S0. Studio della
distribuzione delle galassie sferoidali nello spazio-tempo, vincoli ai modelli
evolutivi e di formazione. I risultati preliminarmente indicano che tali
galassie, ben osservabili con HST sino a z~1.3-1.5, spariscono improvvisamente
a z più elevati. E' verosimile che a tali redshift si collochi quindi
l'epoca di formazione di tali oggetti. In qualità di membro dell'AWG,
A. Franceschini ha in particolare studiato le opportunità di strumentazione
medio-IR da collocare nel nuovo telescopio spaziale USA, NGST, costruito
in collaborazione con ESA. Un tale strumento, date le caratteristiche di
eccezionale dimensione (8m) e bassa emissività di NGST, fornirebbe
un mezzo eccezionale per l'investigazione delle proprietà fisiche
di fasi attive delle galassie ad ogni redshift.
Una serie di collaborazioni sono attualmente in
corso riguardo i Nuclei Galattici Attivi. Si sono osservati con ISO campioni
di quasars lontanie galassie di Seyfert sia in fotometria che in spettroscopia
infrarossa.
La fotometria nel lontano IR dei quasars permetterà di
misurare la massa in polvere, le dimensioni della distribuzione di polveri
e la temperatura dei grani, dati tra l'altro rilevanti per derivare le
caratteristiche del mezzo interstellare e l'abbondanza in metalli delle
galassie ospiti.
Le osservazioni nel medio IR di AGN (sia radio-loud,
che radio-quiet, sia di tipo I che II) sia con ISO che con dati ottenuti
da terra con i telescopi dell' ESO potranno fornire una informazione non
solo sulla strutturazione della polvere circumnucleare, ma anche sulla
relazione tra attività nucleare
ed attività starburst.
È in corso una collaborazione con ricercatori
francesi allo scopo di interpretare dati ad altissima risoluzione spaziale
nell'ottico e nel vicino IR su AGN vicini.
Intendiamo analizzare dati SAX già ottenuti ed estendere l'analisi
di galassie IRAS iperluminose, per porre in relazione l'emissione IR di
polveri con l'assorbimento fotoelettrico nell'X in nuclei attivi e quasars
del tipo II.
Prosegue il progetto di osservazione di un grande campione di candidati quasars
intorno al Polo Sud Galattico allo scopo di costruire un campione omogeneo
su una vasta area, per studiare le proprietà di clustering alle varie
epoche cosmiche.
Infine proseguirà lo studio della cinematica
e della dinamica delle nubi gassose responsabili della Broad Line Region
tramite il fit dei profili di righe con predizioni modellistiche che includono
effetti relativistici, con particolare riferimento alle nuove scoperte
di righe estremamente allargate (fino a 100.000 Km/s) nella banda X.
Ambiente di AGN selezionati otticamente
Studio dell'ambiente di galassie attive vicine z<0.1 allo scopo di verificare,
come già risulta da alcuni indizi (Salvato, Rafanelli 1997), se le
regioni circostanti galassie attive sono più ricche di galassie nane
rispetto a galassie dello stesso tipo morfologico, ma normali.
Metodi fotometrici per la determinazione del redshift,
già in fase
di sviluppo nell'ambito del progetto VIRMOS (Cocchia, D'Onofrio, Di Martino,
Rafanelli, Rifatto, 1998 in prep.), verranno utilizzati all'uopo. I campioni
di galassie attive attorno a cui compiere le suddette ricerche con il
WFI sono dati da Rafanelli et al.(1995) e da Salvato, Rafanelli (1997),
assieme ai relativi campioni di controllo.
(Collaborazione Dip. PD, OAC, Dip. BO, Oss. BO, Astrophysikalisches Institut
Potsdam (AIP), + Max-Planck fuer Extraterrestrische Physik (MPE))
Ambiente di AGN selezionati nel Soft X
Studio dell'ambiente di campioni completi di galassie
attive individuati con il metodo dell'Hardness Ratio nel range soft-X
(0.2-2 KeV) con osservazioni ROSAT (Hasinger et al. 1996). Ciò permetterà di confrontare
le proprietà ambientali di questi AGN con quelle degli AGN selezionati
in survey spettroscopiche ottiche, come quelli menzionati al punto 1.
Inoltre potranno essere confermate relazioni fra
luminosità X e
ambiente (per es. forza dell'interazione) come indicato da Rafanelli
et al. (1997), (Collaborazione Dip. PD, OAC, Dip. BO, Oss. BO, AIP).
Cinematica del gas e delle stelle con spettroscopia 3D in AGN vicini
Studio della cinematica del gas e delle stelle in regioni circumnucleari
di galassie attive vicine (z<0.1), selezionate su base spettroscopica.
Il metodo di indagine, basato su spettroscopia 3D a risoluzione medio alta
permetterà di individuare tracce di interazione e di verificare inoltre
la presenza di coni di ionizzazione a prova della validità del modello
unificato. Dati sono attualmente disponibili e verranno in futuro ottenuti
al 6m del SAO. Tempo di osservazione ad ESO è stato assegnato a questo
progetto. È in atto una cooperazione con il Mount Strombo and Siding
Spring Observatory (MSSO) e tempo di osservazione (7 notti) è stato
assegnato al programma al telescopio da 2m. (Collaborazione Dip. PD, OAC,
MSSO)
