Science and Technology in Italy for the upgraded alma observatory ialma


WP1. Science Working Group – Science Cases and Simulations



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WP1. Science Working Group – Science Cases and Simulations


Responsabile: M.T. Beltran

Struttura di appartenenza: INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri

Personale INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri: M.T. Beltran, R. Cesaroni, C. Codella, F. Fontani, L. Hunt, L. Testi

Personale INAF-Istituto di Radioastronomia: J. Brand, I. Prandoni, V. Casasola

Personale esterno: L. Gregorini (Universita’ di Bologna), A. Marconi (Universita’ di Firenze)

Prodotti del WP1

  1. “Science Case” italiano per il ricevitore in Banda 2, inclusi dati di support e simulazioni (Year 1)

  2. Specifiche tecnico-scientifiche sul sistema ALMA Band 2 per poter raggiungere gli obiettivi del “Sceince Case” (Year 1)

  3. Organizzazione ad Arcetri di un meeting del SWG per discutere del “Science Case” e delle specifiche con i partners del consorzio ALMA Band 2 europei (Year 1)

  4. Osservazione di molecule complesse in regioni di formazione stellare con ALMA, Herschel e altri telescopi, confront con I dati di laboratorio (Year 1-4)

  5. Piano di test scientifico del prototipo ALMA Band 2 utilizzando I radiotelescopi di Noto o SRT (Year 3)

  6. Un insieme coerente di progetti per l’utilizzo di ALMA equipaggiato con la Band 2 (Year 4)

  7. Organizzazione di una conferenza internazionale per pubblicizzare I risultati di iALMA (Year 4)


Scopi del WP1:

1) Sviluppo delle motivazioni scientifiche e delle strategie per la Banda 2 di ALMA

Il WP1 e` responsabile dello sviluppo del (contributo italiano al) Science Case per la Banda 2. La ricerca scientifica effettuata dai membri di questo gruppo ha gia` evidenziato i principali problemi che non possono esser risolti con l'attuale configurazione di ALMA, ma richiedono un ulteriore sviluppo dello strumento. La Banda 2 copre un intervallo di frequenza finora ben poco esplorato, ma che contiene piu` di 1000 righe spettrali da specie molecolari presenti nel mezzo interstellare e quindi potenzialmente osservabili, con importanti conseguenze sia per gli studi galattici che estragalattici.


Il lavoro iniziera` col completamento del Science Case italiano per la Banda 2, che sara` per lo piu` basato sul lavoro parzialmente effettuato nell'ambito dello studio di fattibilita` iniziale, sotto contratto ESO e in collaborazione con SFTC ed IRAM. I requisiti dei ricevitori saranno stabiliti dal Science Case a verranno riportati in un opportuno documento con lo scopo di coadiuvare il lavoro dei WP4 e WP5. Negli anni seguenti, il WP1 si dedichera` allo sviluppo di programmi scientifici specifici per la Banda 2 di ALMA, sulla base dei risultati ottenuti con ALMA nelle bande attualmente disponibili e con gli esperimenti di laboratorio effettuati nel contesto del WP6.
I risultati di questo lavoro verranno discussi all'interno del consorzio internazionale della Banda 2 e saranno pubblicizzati in conferenze ed incontri internazionali, ivi compresi i workshop scientifici del progetto ALMA che vengono periodicamente organizzati dall'ESO e dagli altri partner ALMA.
2) Osservazioni di molecole organiche complesse con ALMA

I membri del SWG sono gia` coinvolti in un grosso progetto internazionale di tipo osservativo avente lo scopo di studiare molecole rare e complesse nel mezzo interstellare. Questo tipo di studi e` gia` stato portato avanti da molti anni mediante gli strumenti di IRAM (vedi per es. il Large Program ASAI, una survey di righe spettrali), con l'Herschel Space Observatory (per es. la survey spettroscopica CHESS) e con ALMA stesso fin dall'inizio della fase di Science Verification ed Early Science (con osservazioni di specie deuterate e molecole organiche complesse in regioni di formazione stellare). La Banda 2 sara` utilizzata prevalentemente per osservazioni di transizioni allo stato fondamentale (J=1-0) di specie deuterate, come DCO+, DCN e N2D+, e per studi di molecole organiche complesse (COMs), che cominciano ad esser osservate in regioni di formazione stellare (per es. glicolaldeide e formamide) e costituiscono un elemento fondamentale per la formazione delle molecule metaboliche. Un primo confronto con le previsioni degli esperimenti di laboratorio puo` esser gia` effettuato mediante i programmi osservativi che il SWG sta attualmente portando avanti. Durante il terzo e quarto anno del progetto, quando gli esperimenti di laboratorio a Catania cominceranno a ottenere nuovi risultati sulle abbondanze di rare specie molecolari complesse, si potranno confrontare tali risultati direttamente con quelli delle osservazioni, in modo da porre dei vincoli al processo di formazione di queste molecole nel mezzo interstellare.


3) Sviluppo di un programma di test astronomico per la Banda 2 con Noto oppure SRT

Durante il secondo e terzo anno del progetto, il SWG sviluppera` un programma di osservazioni astronomiche per provare sull'SRT il prototipo di ricevitore di Banda 2. Il programma consistera` di alcuni test base mediante osservazioni di sorgenti e righe gia` osservate, allo scopo di verificare le prestazioni del sistema. Se possibile il programma scientifico comprendera` anche osservazioni di specie deuterate e molecole organiche complesse di oggetti importanti per future osservazioni con ALMA.


Team del WP1: Il Gruppo di Lavoro Scientifico (SWG)

La forza lavoro del WP1 e` costituita dai membri del SWG. Questi rappresentano il miglior team possibile a livello nazionale grazie alla solida preparazione nel campo delle osservazioni astronomiche nel (sub)millimetrico e all'esperienza acquisita con le osservazioni interferometriche e lo studio dell'emissione di riga e continuo in regioni di formazione stellare galattiche ed estragalattiche. Vale la pena di sottolineare le conoscenze del gruppo in fatto di chimica e spettroscopia molecolare finalizzate allo studio della fase iniziale della formazione stellare, anche mediante l'osservazione di specie molecolari complesse (per es. glicolaldeide); quest'ultime sono strettamente legate alla formazione di molecole organiche (compreso l'RNA) e quindi alla nascita della vita. Nel suo insieme il SWG conta piu` di 680 pubblicazioni con referee, la maggior parte delle quali incentrate su studi osservativi a lunghezze d'onda (sub)millimetriche. I membri del gruppo sono tutti coinvolti in collaborazioni internazionali e giuocano un ruolo guida in alcune di queste. In particolare vale la pena di sottolineare che fra i membri del SWG ci sono i piu` attivi fruitori italiani di ALMA dato che fra di essi si annoverano tutti i PI italiani delle 6 proposte ALMA accettate nei Cicli 0 e 1. Cio` dimostra che il SWG non solo e` pesantemente coinvolto in progetti scientifici di frontiera, ma e` anche altamente qualificato per svolgere un ruolo di leadership in progetti nel campo dell'interferometria (sub)millimetrica. Va notato anche che due dei membri (MTB e LH) sono gia` coinvolti nel workpackage scientifico per lo studio di fattibilita` dei ricevitori ALMA di Banda 2, guidato da Gary Fuller dell'Universita` di Manchester, e sono membri dell'ALMA Time Allocation Committee (Ciclo 0 - Ciclo 2: 2011- 2013). Inoltre LT e` stato, e IP e` attualmente, membro dei piu` importanti science advisory committee per ALMA. LT e` anche l'European Programme Scientist di ALMA.







Ammontare previsto

Fonte

FOE 7%


COFIN

Altre fonti di copertura



Incidenza %

Personale strutturato

58400 (1)




46700 (2)

11700 (3)



42.2%

Personale Postdoc

40500(4)

35000

5500

28.9%

Consulenze scientifiche













Altre prestazioni di terzi













Attrezzature, strumentazioni e prodotti software

10000 (5)

10000




7.2%

Materiali













Infrastrutture













Spese generali

20000(6)

20000




14.5%

Stages e missioni in Italia e all’estero

4000 (7)

3000

1000(8)

2.9%

Spese di pubblicizzazione

1000 (9)

1000




0.7%

Altri costi funzionali al progetto

5000 (10)

3000

2000(11)

3.6%

TOTALE

138900

72000

66900

100%

Tabella – Voci di costo per WP1 – Primo anno

Note:

1) Il costo del personale strutturato e’ stato effettuato assumendo un costo medio di 70kE/anno (10 mesi uomo totali).

2) Costo del personale INAF: totale 8 mesi-uomo.

3) Costo del personale Universitario: totale 1 mese-uomo per l’Universita’ di Bologna e 1 mese uomo per l’Universita’ di Firenze.

4) Costo per il postdoc full-time che lavorera’ sul progetto piu’ 2 mesi-uomo di un postoc INAF.

5) Costo per computers necessari al progetto e la loro dotazione software (e.g. licenze MS Office, IDL, iWorks): 7kE per 1 workstation di alta fascia per l’analisi di dati ALMA e l’esecuzione delle simulazioni con il software CASA (es. MacPro 12processori ultima generazione 64Gb RAM e 4Tb fast i/o disk), 2kE per 1 laptop per il postdoc, 1kE per external storage e software.

6) Spese generali: calcolate assumendo ~20% dei costi (esclusi attrezzature e materiali).

7) Costo per viaggi in Italia e all’Estero: il costo include ~1kE per viaggi in Italia tra le sedi coinvolte (Arcetri, Bologna e la sede centrale INAF a Roma), costo medio stimato per 4 viaggi con un pernottamento ciascuno; 3kE sono invece riservati ai viaggi internazionali per riunioni con i vari partners del consorzio ALMA-Band 2 (Francia-IRAM, UK-Manchester/Oxford, Germania-ESO), il costo stimato corrisponde a circa 3 viaggi con due notti di pernottamento ciascuno.

8) Altre fonti di finanziamento per i viaggi connessi alle attivita’ del SWG (principalmente contratto ASI-Herschel, Radionet3, ESO).

9) 1.0kE per costi di pubblicazione di lavori scientifici connessi ai lavori del SWG su riviste internazionali e costi di pubblicazione/stampa per i report del SWG.

10) 4kE sono richiesti per altri costi: organizzazione di una riunione con i partners internazionali ad Arcetri per discutere dei risultati del SWG; invito di esperti stranieri ad Arcetri per discussioni relative ai lavori del SWG.

11) Altre fonti di finanziamento per la riunione con i partners del progetto (principalmente fondi interni degli altri partners ed ESO).



Science and technology in italy for the upgraded alma observatory - ialma
Obiettivi scientifici di questo progetto
Villa fabrizio – refereed journals publication list 2010-2012
Nesti renzo – refereed journals publication list 2010-2013



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