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.