Attività di ricerca

(in aggiornamento)

CONSEGUIMENTO DELLE FINALITA PREVENTIVATE DI CARATTERE ORGANIZZATIVO DIDATTICO, SCIENTIFICO E NELL'ATTIVITA A CARATTERE INTERDIPARTIMENTALE ED INTERUNIVERSITARIO.

Il Dipartimento di Astronomia ha curato il regolare svolgimento dei corsi ad esso afferenti secondo lo schema di carico didattico affidatogli.

Il Dipartimento è anche sede del Dottorato di ricerca in Fisica dal XII ciclo, la cui sede amministrativa è presso il Dipartimento di Fisica di questo Ateneo.

Per quanto riguarda l'attività scientifica e di ricerca, i docenti del Dipartimento sono titolari di contributi per la ricerca derivanti da fondi ministeriali ex-60%, 3 finanziamenti per progetti cofinanziati ex-40% 2003, due contratti ASI, due progetti biennali INAF e un accordo bilaterale di cooperazione con la Chinese Academy Of Sciences di Pechino.

L'attribuzione di tali fondi trae la sua origine da vari progetti di ricerca sviluppati dai docenti afferenti a questa struttura, alcuni già iniziati in anni precedenti al 2004 e che stanno proseguendo anche nell'anno in corso. Di seguito si illustrano i principali obiettivi dei vari progetti di ricerca, i risultati attesi, quelli già conseguiti e quelli in via di conseguimento:

RELAZIONE SUL PIANO ANNUALE DELLA RICERCA

La ricerca presso il Dipartimento di Astronomia è articolata in progetti di ricerca co-finanziati dal MURST, dal 60% (progetti locali), due contratti ASI e un contratto biennale INAF.

L'attività di ricerca viene svolta, come in precedenza, in stretta collaborazione con l'ente ospitante (Osservatorio Astronomico di Trieste) e con i docenti e ricercatori della SISSA, dell'ICTP e del Laboratorio CARSO situato in Area di Ricerca.

Essa si articola nei seguenti filoni fondamentali:

STRUTTURA ED EVOLUZIONE DELLA VIA LATTEA, DI GALASSIE NORMALI ED ATTIVE, E DEI SISTEMI DI GALASSIE (Steno Ferluga, Marisa Girardi, Stefano Borgani, Margherita Hack, Maria Lucia Malagnini, Fabio Mardirossian, Maria Francesca Matteucci, Marino Mezzetti, Pierluigi Monaco, Antonio Pipino, Srdjan Samurovich, Francesco Calura, Luca Tornatore, Silvia Kuna Bellero, Gabriele Cescutti, Alessandro Ederoclite, Francesco Saitta, Luigi Cossio, Silvia Ameglio, Fabio Fontanot)

Lo studio della struttura e dell'evoluzione della galassia, delle galassie normali ed attive e dei sistemi di galassie, è un naturale punto d'incontro delle moderne astrofisica stellare ed astrofisica extragalattica, non più costrette e separate da compartimenti culturali, ma aperte a continue e necessarie compenetrazioni. In quest'ottica la fisica stellare sviluppa lo studio degli aspetti fenomenologici (rotazioni, oscillazioni e campi magnetici) di oggetti singoli e sistemi multipli, di aspetti fisici relativi alla struttura delle atmosfere stellari e, in particolare, approfondisce lo studio dell'abbondanza degli elementi chimici fondamentali per lo studio dell'evoluzione galattica. L'evoluzione e la nucleosintesi, dunque, non possono che confluire nei processi conoscitivi della dinamica e della chimica della Galassia e dell'evoluzione stessa delle galassie. L'evoluzione chimica delle galassie di diverso tipo morfologico è un importante strumento per studiare le proprietà delle popolazioni stellari e per imporre vincoli sui meccanismi di formazione delle galassie.
La conoscenza dell'evoluzione chimica e dinamica della nostra galassia, di cui si ha la maggior parte dei dati osservativi, è inoltre di particolare importanza per la comprensione della natura e dell'età dei sistemi stellari ad alto redshift. Le galassie ed i sistemi di galassie sono le componenti visibili più importanti della struttura a grande scala dell'Universo. Essi condizionano la fisica dei sistemi dei quali sono membri e contemporaneamente ne sono condizionati negli aspetti dinamici, chimici ed energetici, i processi di formazione ed evoluzione dei nuclei galattici attivi (quasar, radiogalassie, galassie di Seyfert, etc.) ne sono, infatti, strettamente legati. La formazione delle galassie e dei quasar ad alto redshift costituiscono una frontiera dell'attuale cosmologia osservativa e teorica. I sistemi di galassie e, in particolare, gli ammassi, costituiscono le più grandi strutture dinamicamente rilassate dell'universo. Essi sono i migliori laboratori accessibili ove collaudare i processi di evoluzione e formazione delle galassie, le relazioni dinamiche esistenti fra materia visibile (gas caldo e galassie) e la materia oscura, nonchè gli scenari cosmologici di formazione ed evoluzione delle strutture cosmiche. Si sottolinea il rapido progresso nell'acquisizione di dati osservativi relativi a galassie e sistemi di galassie ad alto redshift grazie ai recenti sviluppi della strumentazione terrestre e spaziale. Questo percorso di studi, che lega tramite fenomeni di causalità la fisica stellare con quella galattica ed extragalattica, è uno dei piu' appaganti da seguire nella moderna astrofisica e cosmologia. E` una realtà documentata da anni di lavoro dei componenti del DAUT che vi si riconoscono ed è una sicura prospettiva di crescita sia personale che dipartimentale, riconosciuta da numerose, valide e pluriennali collaborazioni accese in ambito nazionale ed internazionale, noncè delle numerose pubblicazioni su riviste internazionali.
Cosmologia e struttura su grande scala dell'Universo con ammassi di galassie. Tale linea di ricerca riguarda lo studio degli ammassi di galassie come strumenti per tracciare la struttura globale dell'Universo, la sua geometria ed il contenuto in energia e materia oscura dell'Universo stesso. Vari studi dettagliati hanno portato come risultato che i dati osservativi piu` recenti sugli ammassi di galassie favoriscono modelli cosmologici a bassa densità e geometria piatta, in cui un termine di costante cosmologica contribuisce per circa il 70 per cento al contenuto totale di energia dell'Universo.
Simulazioni cosmologiche per la formazione di ammassi di galassie. Tale linea di ricerca riguarda lo studio numerico dei processi di formazione di ammassi di galassie ed il confronto con i dati osservativi in banda X piu` recenti, dai satelliti Chandra e XMM-Newton. Scopo di tali simulazioni, la cui realizzazione richiede l'accesso alle strutture di supercalcolo più avanzate, è di verificare come i processi di collasso gravitazionale delle perturbazioni di materia oscura, i processi di formazione delle galassie e la storia della formazione stellare entrino in modo inestricabile nel determinare le proprita` fisiche dei barioni contenuti negli ammassi e, quindi, le loro proprieta` osservative.

Il contratto biennale INAF di cui è titolare la prof. M. F. Matteucci è il seguente:

GALASSIE COMPATTE BLUE: HE PRIMORDIALE ED EVOLUZIONE CHIMICA (M.F. Matteucci): Si intende misurare labbondanza di He/H e metalli/H nelle galassie compatte blu ad un livello di accuratezza mai raggiunto prima e si intende farlo usando lo spettrografo ad alta risoluzione UVES nel VLT e SARG nel TNG. In particolare intendiamo ottenere accurati rapporti Fe/H da almeno 6 righe di [FeIII]. Le misure di HeI, ottenute con una migliore sottrazione del continuo, e basate su più righe dell'HeI da livelli energetici più alti, che consentono di ridurre gli effetti delleccitazione collisionale, consentiranno unestrapolazione a metallicità zero e quindi la determinazione dell'elio primordiale. La rivelazione di righe dell'HeII consentirà una migliore determinazione del fattore correttivo di ionizzazione. Gli stessi spettri ad alta risoluzione sono utilizzabili per ambedue i progetti. Questo ci consentirà di determinare i rapporti O/Fe e di utilizzarli come test per i modelli di evoluzione chimica nei sistemi poveri di metalli, così come ce lo consentiranno le determinazioni delle abbondanze di elementi quali C, N e Ne, Ar, S. In particolare, i rapporti O/Fe e N/O potranno essere usati come orologi cosmici grazie al fatto che l'ossigeno e il ferro vengono prevalentemente prodotti in diversi tipi di supernovae e quindi evolvono nel tempo in maniera diversa. Infine, verificheremo che il valore ottenuto per l'elio primordiale sia consistente con il valore primordiale del deuterio suggerito dai modelli di evoluzione chimica della Galassia nonchè con le recenti misure ottenute per i sistemi Damped Lyman-alpha.

Inoltre, per quanto riguarda i cofinanziamenti 2003, gli stessi si articolano nelle seguenti linee di ricerca:

EVOLUZIONE CHIMICA E DINAMICA DELLE GALASSIE: INTERPRETAZIONE DELLE ABBONDANZE CHIMICHE NELLUNIVERSO (prof. M.F. Matteucci): lo scopo principale di questo progetto è lo studio sia teorico che osservativo dell'evoluzione chimica e dinamica delle galassie di diverso tipo morfologico (ellittiche, spirali, irregolari). Da un lato, è nostra intenzione realizzare modelli più sofisticati di quelli attualmente esistenti, mirati allinterpretazione delle abbondanze osservate nelle galassie e nel mezzo intergalattico (IGM) ed intra-cluster (ICM). Per fare ciò è nostra intenzione migliorare le prescrizioni per la nucleosintesi stellare per mezzo delle osservazioni dei resti di supernova (SNR) e tramite laumento del numero degli elementi chimici studiati, includendo anche quelli oltre il picco Fe. Abbiamo anche in programma di includere una dettagliata trattazione idrodinamica nei modelli degli sferoidi (elittiche, bulges) e delle galassie nane irregolari starburst. Analizzeremo in dettaglio il processo di trasferimento energetico dalle supernovae (SN) al mezzo interstellare (ISM) (SN feedback) in modo da comprendere la nascita e lo sviluppo dei flussi di gas uscenti dalla galassia e stabilire se tali flussi possano abbandonare la buca potenziale galattica e arricchire dal punto di vista chimico ed energetico lIGM e lICM. Per mezzo di questi modelli, quindi, sarà possibile interpretare le abbondanze osservate sia nelle galassie locali che in oggetti ad altro redshift (DLA e galassie Lyman-break), al fine di dedurre la loro natura ed età. D'altra parte, è nostra intenzione fornire accurate osservazioni delle abbondanze nelle ellittiche a grandi distanze galattocentriche, tramite la misura degli indici Mg2 e Fe. Inoltre, tramite lo studio degli spettri a larghi raggi unito alla modellizzazione dinamica, saremo in grado di stabilire leventuale presenza di materia oscura. Abbiamo in programma il calcolo di una vasta collezione di spettri sintetici stellari, che copriranno un grande intervallo di metallicità e di rapporti (alfa/Fe), in modo da poter confrontare le abbondanze reali e gli indici misurati. Questa raccolta di spettri fornirà migliori calibrazioni tra indici e abbondanze, permettendoci di avanzare verso una migliore interpretazione degli spettri integrati delle galassie ellittiche. Otterremo inoltre, nuove osservazioni ad alta risoluzione degli spettri delle galassie compatte blu (BCG) con lintento di misurare l'abbondanza di He e metalli con una accuratezza maggiore rispetto ai dati finora pubblicati. Il confronto tra dati e modelli, infine, ci permetterà di porre forti vincoli sulla nucleosintesi stellare e sulla formazione ed evoluzione delle galassie.

INDICI SPETTRALI SINTETICI ED OSSERVATI PER LO STUDIO DELLEVOLUZIONE CHIMICA DELLE GALASSIE (prof. M.L. Malagnini nell'ambito dell'unità di ricerca coordinata dal dr. Morossi): Scopo del progetto è produrre gli strumenti fondamentali per il calcolo di colori ed indici spettrali integrati di ammassi e galassie di diversa età in vari sistemi fotometrici ed in particolare nel sistema Licks/IDS. A questo scopo l'unità di ricerca si propone di calcolare una vasta libreria di spettri sintetici per un ampio intervallo di valori di temperatura, gravità superficiale e di composizione chimica in grado di rappresentare adeguatamente le componenti individuali delle varie popolazioni stellari. I nuovi modelli verranno tutti calcolati in modo autoconsistente. La verifica della bontà degli spettri sintetici e degli indici che si andrà a calcolare sarà effettuata tramite il confronto con dati di letteratura. Un primo test di fattibilità del programma ha già prodotto risultati preliminari altamente incoraggianti. Un sottoprodotto del progetto sarà costituito da una libreria di Distribuzioni Spettrali Energetiche di buona qualità per stelle nane e giganti con temperature nellintervallo 3500 K - 10000 K.

L'EVOLUZIONE DELLE GALASSIE E DELLE STRUTTURE COSMICHE DOPO LA DARK AGE: STUDIO OSSERVATIVO (dott. Pierluigi Monaco nellambito dell'unità di ricerca coordinata dal prof. S. Cristiani).

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