Survey di galassie: alla scoperta degli ammassi

TRIESTE CITTÀ DELLA CONOSCENZA – Continuiamo la rassegna dei ricercatori che lavorano a Trieste parlando un po’ dei misteri dell’universo. Il protagonista della settimana, infatti, è Mario Nonino, ricercatore presso l’INAF e l’Osservatorio Astronomico di Trieste.
Nonino si sta occupando di una grande survey di galassie nell’infrarosso, che utilizza i telescopi che si trovano in Cile per un totale di circa 600 ore di osservazione su 20 ammassi di galassie.

Nome: Mario Nonino
Nato a: Udine
Formazione: fisico
Gruppo di ricerca: survey GCAV
Lavoro a: INAF-OATS
Cosa amo di più del mio lavoro: due cose. La prima è quando si trova qualcosa di inaspettato, la seconda è una sfida tecnica ovvero riuscire a trovare modi per analizzare le immagini in modo più veloce o più accurato. È divertente cercare di migliorare quanto possibile e, magari, quando per settimane le cose sono andate diversamente da come uno se lo aspettava e finalmente se ne capisce il motivo.
La sfida principale del mio ambito di ricerca: cercare, per quanto possibile, di essere sempre coinvolti in queste sfide della ricerca, rimanere agganciati agli argomenti di frontiera del mio ambito o anche proporli io stesso. Quando uno dà il suo contributo, ed è poi apprezzato e utile agli altri è una grande soddisfazione, non si finisce mai di imparare.

Partiamo dal principio, cosa significa esattamente fare una survey di galassie?

Significa che abbiamo scelto un certo numero di ammassi di galassie noti e su questi viene puntato il telescopio. Questo acquisisce un’area di cielo pari a quella coperta da 9 lune piene messe 3×3, nell’infrarosso quindi in bande non visibili all’occhio nudo.
Si tratta quindi dell’emissione di stelle più vecchie e che rappresenta la storia passata delle galassie e degli ammassi, oppure emissione da polvere all’interno delle galassie stesse.
A partire da queste immagini, poi, osserviamo anche altri oggetti, come stelle o galassie non legate agli ammassi, che possono rivelarsi interessanti per altre ricerche.

Tanto per rendere l’idea su cosa significa tutto questo, immaginiamo una carta geografica di una regione. Nella regione si vedono delle città, che rappresentano gli ammassi di galassie. Se poi si guarda con attenzione, si vedono le strade che convergono nelle città. Lungo le strade ci sono poi altri agglomerati di case, più piccoli, che nel nostro esempio rappresentano insiemi di galassie che potrebbero cadere nell’ammasso ma ancora non ne fanno parte, come paesi inglobati dalla crescita di una città più grande.

L’obiettivo finale della survey?

Queste immagini servono prima di tutto per confrontare le osservazioni con i modelli teorici. Poi, con le informazioni spettroscopiche che otteniamo, possiamo ricostruire altre informazioni sugli oggetti analizzati come la metallicità, l’età e così via. Un altro elemento importante è capire se una determinata galassia osservata si trova all’interno dell’ammasso oppure no, e per farlo sfruttiamo l’analisi spettroscopica.
Gli ammassi sono traccianti molto importanti della vita dell’universo per cui conoscere bene la loro storia è fondamentale.

In quanti siete ad occuparvi di questa survey?

La proposta è stata firmata da circa una trentina di persone tra Italia, Europa e colleghi internazionali. A livello triestino siamo un gruppo abbastanza nutrito che porta avanti tuto il filone di studi sugli ammassi di galassie, diciamo nell’ordine della decina.

Alcune di queste osservazioni le fate usando gli strumenti che si trovano a Trieste?

No, qui c’è troppo inquinamento luminoso e gli strumenti sono troppo piccoli. Tutte queste osservazioni vengono condotte dai team di astronomi che si trovano in Cile (Cerro Paranal), in base alle specifiche che gli abbiamo fornito: quando le specifiche vengono soddisfatte loro portano avanti le osservazioni. Il Cile è un posto tra i migliori al mondo, se non il migliore, come qualità osservativa mentre qui, non solo a Trieste ma in tutta Europa, non sarebbe possibile.

Esistono altre survey di galassie attive al momento?

Si tratta di un bando dell’ESO, quindi a livello europeo. Ne hanno selezionate sei, compresa la nostra, e andranno avanti per tre/quattro anni.
Si differenziano in base all’obiettivo scientifico che si sono proposte oppure alla porzione di cielo che osservano. Per esempio ce n’è una che punta a osservare una sola zona di cielo ma va molto in profondità, un’altra osserva sei zone di cielo ma in modo meno profondo, un’altra ancora osserva una porzione molto più ampia ma ancora meno in profondità. Altre due sono indirizzate agli studi sulle stelle per cui sono focalizzate su zone di formazione stellare all’interno della galassia.

Qualche vostro ricercatore è in Cile o i due gruppi lavorano separatamente?

Le osservazioni le fanno direttamente gli astronomi che lavorano al telescopio VISTA al Paranal (cileni <= toglierei) per ottimizzare lo sfruttamento osservativo dei telescopi. Nella pratica, se l’oggetto che deve essere studiato da queste survey una determinata sera o in un certo momento della notte è nelle condizioni ottimali, allora vengono fatte le osservazioni. Poi tutte queste osservazioni vengono messe assieme e parte un processo di elaborazione dati.
Le osservazioni sono iniziate nell’autunno del 2016 e ogni mattina ci vengono inviati i dati relativi alla notte. Tutte le survey sono pubbliche per cui i dati grezzi sono immediatamente liberi appena arrivano in archivio.

Che tipo di analisi dati vengono poi fatte?

Innanzitutto bisogna tenere a mente che, mentre nell’ottico uno può immaginare una fotografia, la puoi fare con il cellulare e vederla, nell’infrarosso, siccome il cielo ha una forte emissione, nelle singole immagini non si vede quasi nulla. Quindi bisogna per prima cosa seguire una serie di processi di elaborazione delle immagini per mettere assieme le fotografie.
Considerando che, per ogni ammasso, abbiamo qualche migliaio di fotografie si può immaginare che questi processi sono abbastanza complessi. Alla fine si riesce ad ottenere un’immagine buona e si vede come si vedrebbe nell’ottico.

Poi c’è tutta l’analisi scientifica quindi si va a studiare quanto sono luminosi, quanto sono grandi e spesso la loro morfologia, si può dare una stima della massa, della loro età e storia. Si più poi andare alla ricerca di oggetti che per caso sono nel campo, come stelle molto fredde e quindi poco luminose che non si vedrebbero nelle immagini ottiche, oppure ancora oggetti molto lontani, anch’essi non visibili nelle immagini ottiche.

Avete già ottenuto qualche risultato?

Siamo ancora nella fase dell’elaborazione di tutte queste immagini perché sono molto complesse e pesanti ma, tra settembre e ottobre, dobbiamo dare ad ESO le immagini buone. Per quell’occasione avremo i primi elementi concreti, anche se si tratterà per ora solo di una caratterizzazione di quanto osservato. Dalle prime immagini che abbiamo si capisce che quanto abbiamo promesso nel bando lo abbiamo individuato, poi per l’analisi vera e propria bisogna aspettare ancora un po’.

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