Science and Technology in Italy for the upgraded alma observatory ialma


WP3. The evolution and development of the Italian ARC node



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WP3. The evolution and development of the Italian ARC node


Responsabile: M. Massardi

Struttura di appartenenza: INAF-Istituto di Radioastronomia

Personale INAF-Istituto di Radioastronomia: J. Brand, M. Massardi, A. Mignano, R. Paladino, E. Liuzzo
Prodotti del WP3

  1. Sviluppo della expertise tecnico-scientifica specifica per osservazioni mm-VLBI (Year 1-4)

  2. Sviluppo della capacita’ di fornire adeguato supporto agli utenti dei modi polarimetrici di ALMA (Year 1-4)

  3. Contribuito allo sviluppo della modalita’ di osservazione in polarizzazione per ALMAmediante la partecipazione alle attivita’ di CSV (Year 1-2)

  4. Supporto alle attivita’ di ALMA CSV connesse allo sviluppo della modalita’ VLBI per ALMA (Year 3-4)


Obbiettivi

Uno degli obbiettivi fondamentali del nodo italiano dell'ALMA Regional Center (ARC) e’ quello di fornire supporto ai potenziali utenti ALMA. Ora che ALMA ha operato per osservazioni (seppur in modo limitato) in due cicli di "Early Science", la comunita’ di utenti e’ maturata e il ruolo dei nodi ARC si appresta a cambiare. In aggiunta al semplice supporto ci verra’ richiesto da una comunita’ astronomica sempre piu’ esigente e preparata di focalizzare le nostre attivita’ e capacita’ su aree tecnologiche e scientifiche ben specifiche cosa’ che all'interno della rete europea dell'ARC ogni nodo abbia una precisa esperienza e contribuisca al funzionamento della rete non su una base puramente geografica, ma scientifica. Il nodo italiano dell'ARC intende sviluppare due aree di competenza nelle quali ha gia’ maturato una considerevole esperienza, e che coincidono con alcune delle aree sulle quali il progetto ALMA stesso sara’ sviluppato nei prossimi anni: polarimetria e VLBI millimetrico.


Obbiettivo 1: polarimetria

L'ARC italiano intende diventare l'esperto europeo per le osservazioni polarimetriche con ALMA. Misurare le proprieta’ in polarizzazione delle sorgenti astronomiche e’ un aspetto importante del programma scientifico di ALMA. Una frazione significativa delle sorgenti astronomiche nelle bande millimetriche producono emissione parzialmente polarizzata. La polarizzazione del segnale e generalmente causata da processi di scattering nelle sorgenti e/o per per effetto della presenza di campi magnetici. La misura dell'orientamento e dell'intensita’ del flusso polarizzato fornisce informazioni sui meccanismi di emissione, sulla geometria della sorgente e sull'allineamento e l'intensita’ dei campi magnetici, che si pensa giochino un ruolo cruciale nei processi di formazione stellare e di attivita’ nucleare galattica (AGN). Tipicamente la frazione di polarizzazione e’ piuttosto bassa, attorno all'1-2%, ma e’ necessario poterla misurare in modo accurato per poterne estrarre l'informazione astronomica. Per questa ragione uno dei requisiti tecnici piu’ difficili ma anche piu’ importanti da ottenere per ALMA e’ quello di ottenere una precisione nella calibrazione delle misure di polarizzazione al di sotto di 0.1%. Attualmente e’ in corso la fase di verifica e calibrazione per questo modo osservativo e si prevede che osservazioni di tutti i parametri di Stokes saranno offerte, in modo parziale, gia’ a partire dal prossimo ciclo osservativo. Alcuni membri dell'ARC hanno esperienza in polarimetria e l'intero ARC e’ impegnato ad investigare il ruolo che le osservazioni polarimetriche possono svolgere per ciasuno dei campi della nostra esperienza scientifica. In pratica miriamo a migliorare la nostra conoscenza e le nostre capacita’ in polarimetria per poter fornire alla comunita’ ALMA il supporto necessario una volta che il telescopio sara’ operativo anche in modalita’ di polarizzazione completa. Per meglio prepararci e fare esperienza stiamo avanzando richieste per dati polarimetrici anche ad altri telescopi, stiamo riducendo dati esistenti in polarimetria ottenuti con altri interferometri e parteciperemo all'analisi dei dati ottenuti durante la fase di validazione della polarizzazione con ALMA. Allo stesso tempo il nostro gruppo sta svolgendo test del pacchetto di CASA per la riduzione di dati polarimetrici, sviluppando nuove task che possano facilitare le procedure. Il prossimo passo di questo piano di sviluppo per l'ARC italiano richiede l'assunzione di un'esperto in polarimetria da dedicare completamente alle attivita’ ARC connesse con la polarimetria, in modo da aumentare la nostra conoscenza in questo campo. Questo esperto collaborera’ anche con gli altri nodi dell’ARC europeo e con l’osservatorio stesso per portare ALMA alla completa operativita’ dei modi polarimetrici.


Obbiettivo 2: mm-VLBI

Il piano di sviluppo delle capacita’ scientifiche di ALMA per i prossimi anni prevede tra i punti cruciali l'utilizzo dell'array di ALMA come stazione di un array globale per mm-VLBI. Osservazioni VLBI a lunghezze d'onda millimetriche permetteranno di studiare in dettaglio il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia e nei nuclei galattici attivi piu’ vicini, e, piu’ in generale, di risolvere le componenti radio compatte associate con i nuclei galattici attivi. Queste componenti sono otticamente spesse alle lunghezze d'onda piu’ lunghe, o oscurate da processi di scattering. Array VLBI in banda millimetrica distribuiti su basaseline di qualche migliaio di chilometri possono osservare a risoluzioni angolari dell'ordine di 20 microarcsec. Questo e’ sufficiente per risolvere l’orizzonte degli eventi del buco nero al centro della nostra Galassia e in M87, ed anche le strutture sulla scala del disco di accrescimento attorno al buco nero massiccio nel quasar piu’ vicino. Altri obiettivi scientifici del VLBI millimetrico, specialmente a bassa frequenza (come ad esempio nella Banda 2 di ALMA), permetteranno di studiare con estremo dettaglio l’emissione maser da parte di molecole in regioni di formazione stellare e in stelle evolute. L'INAF-Istituto di Radioastronomia ha una lunga esperienza e numerose collaborazioni nella rete VLBI a frequenze radio, ed appare appropriato che l'ARC italiano diventi esperto nel supporto del mm-VLBI con ALMA. Il vantaggio scientifico del VLBI-millimetrico e’ straordinario, ma e’ una tecnica complessa, sia dal punto di vista scientifico che tecnologico a causa degli effetti dell'atmosfera sulle lunghezze d'onda relativamente corte coinvolte (che, ad esempio, richiedono altissima attenzione per la calibrazione delle osservazioni). Considerando l'esperienza con il VLBI nelle frequenze radio dell'istituto che ospita l'ARC italiano, siamo nell'eccellente condizione di poter dare contributi significativi all'inclusione di ALMA nella rete globale del mm-VLBI. Per raggiungere questo obbiettivo e’ importante essere coinvolti fin dal principio. Pertanto abbiamo la necessita’ di arricchire l'ARC con un esperto di mm-VLBI che possa lavorare con lo staff ALMA su questo punto del piano di sviluppo e che possa elevare la competenza dell'ARC in questo campo lavorando col resto dello staff a definire progetti scientifici per gli array VLBI millimetrici esistenti e futuri.







Ammontare previsto

Fonte

FOE 7%


COFIN

Altre fonti di copertura



Incidenza %

Personale strutturato

23333




23333(1)

14.7%

Personale post-doc

92250

70000(2)

22250(3)

58.2%

Consulenze scientifiche

5000(4)

5000




3.1%

Altre prestazioni di terzi













Attrezzature, strumentazioni e prodotti software

4000(5)

4000




2.5%

Materiali













Infrastrutture













Spese generali

25000(6)

25000




15.8%

Stages e missioni in Italia e all’estero

9000(7)

7000

2000(8)

5.7%

Spese di pubblicizzazione













Altri costi funzionali al progetto













TOTALE

158583

111000

47583

100%

Tabella – Voci di costo per WP3 – Primo anno

1) Il costo del personale strutturato (4 mesi uomo totali).

2) Costo per due unita’ di personale postdoc full-time

3) Costo del personale “postdoc” INAF (3; 3mesi-uomo ciascuno)

4) Costo per invitare a Bologna esperti di polarimetria

5) Costo per laptop per i due nuovi postocs (2kE ciascuno)

6) Spese generali: calcolate assumendo ~20% degli altri costi , escluso il costo delle attrezzature

7) Stima dei costi di viaggio per meeting con collaboratori ed esperti alla sede ESO e presso gli altri nodi ARC europei (5 viaggi, 1kE ciascuno soggiorno incluso), negli USA (1 viaggio, 2kE soggiorno incluso). Viaggio in Cile per partecipare alle osservazioni di commissioning (1 viaggio, 2kE).

8) I costi di viaggio saranno parzialmente pagati con altri fondi (ESO, RadioNet)



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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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