relazione_primo_anno

Fugazza Dino Pierluigi
Matr. N° R00491
Dottorando in Fisica e Astronomia XIX ciclo
La tesi di dottorato si incentra sull’analisi a terra dei dati provenienti dallo strumento UVOT,
montato sul satellite Swift, oltre che dei dati provenienti dagli strumenti a terra (ESO).
Il satellite Swift è principalmente dedicato all’individuazione di Gamma Ray Burst e al suo
monitoraggio. Per questo scopo è equipaggiato con tre strumenti adatti all’analisi in tre regioni
diverse dello spettro elettromagnetico, le più utili per lo studio di questa tipologia di fenomeni
astronomici.
Il primo, chiamato BAT, è uno strumento sensibile ai fotoni gamma. È il secondo strumento gamma
che adotta la tecnologia della maschera codificata per avere maggiore risoluzione spaziale. Lo
strumento copre un’ampia porzione di cielo (circa 60°) ed è in grado di identificare la posizione di
transienti in pochi secondi con un errore sulla posizione di alcuni minuti d’arco.
Il secondo strumento di bordo è XRT ed è un telescopio X sensibile da circa 0.3 a 10 KeV. Il campo
di vista è di circa 20 primi d’arco di lato. La tecnologia utilizzata è quella dei multi-mirror cilindrici
concentrici, già applicata a BeppoSax e a XMM. Lo strumento è in grado di rivelare la posizione di
transienti X con un errore di pochi secondi d’arco.
Infine Swift è equipaggiato con UVOT, il telescopio sensibile nella banda UV ed ottica fino a 60
nm. Il telescopio è in grado di inviare a terra le immagini che hanno un campo di vista di 17 primi
d’arco di lato, e, se visibile, la posizione del transiente è ottenuta con un errore dell’ordine di una
frazione di secondo d’arco su tempi scala di circa un paio di minuti.
Tutti gli elementi di bordo sono adatti ad ottenere velocemente la posizione nel cielo dell’evento
GRB e di inviare al sistema a terra tutti i dati utili per un monitoraggio con i sistemi tradizionali
(telescopi a terra).
Un progetto indipendente, anche se congeniato tenendo conto delle caratteristiche di Swift, è il
telescopio REM. Questo telescopio completamente robotica e dotato di capacità di elaborazione
autonoma di strategie osservative, segue perennemente il campo di puntamento dello strumento
BAT, e, non appena giunge un evento GRB, corregge rapidamente il proprio puntamento, per
seguire in infrarosso (REMIR) ed in ottico (ROSS) la curva di luce del Burst. REM è anche in
grado di ottenere spettri a bassissima risoluzione nell’ottico, utili per una primissima analisi della
distribuzione energetica dell’evento.
Swift, pur essendo pensato sostanzialmente per i GRB, è un satellite che offre anche l’opportunità
di survey ampie di cielo (scienza secondaria) nelle tre bande cui i suoi strumenti sono sensibili.
Tutte le informazioni che giungono dal satellite devono quindi essere analizzate a posteriori a terra,
con delle pipeline opportune per massimizzare la resa del satellite anche durante i tempi di attesa.
Nel progetto di ricerca rientrano quindi pipeline automatiche di analisi per la catalogazione di tutta
la scienza ottenibile con i dati forniti dal satellite. Il mio ruolo è quello di pensare e sviluppare una
pipeline per i dati UVOT.
L’idea di base è quella di sfruttare i task disegnati per questo strumento, o eventualmente costruirne
di nuovi. Le immagini sono periodicamente trasmesse dal satellite al sistema di archiviazione a terra
già ridotte (calibrate per la risposta del CCD). Un’ulteriore pulizia di bad-pixel sarà effettuata
automaticamente da un task predisposto. In seguito ogni immagine verrà pulita dai raggi cosmici
utilizzando lo stesso metodo pensato per le immagini provenienti da HST: il task è ancora da
implementare, e sostanzialmente si baserà su un metodo di clipping. Sull’immagine finale verrà
effettuata la ricerca delle sorgenti e se ne eseguirà la fotometria. La calibrazione della scala di
magnitudini e l’astrometria viene eseguita una volta individuate sorgenti di catalogo all’interno
dell’immagine. Il risultato finale della pipeline sarà una finding chart e un aggiornamento di un
archivio dati che potrebbe essere reso in seguito consultabile.
Il lancio del satellite è previsto ora per la fine di Ottobre, e nell’attesa della disponibilità di dati reali
mi sono dedicato all’addestramento nell’analisi dei dati di terra.
Nell’anno in corso ci sono stati 5 eventi GRB seguiti dal nostro staff, il più interessante dei quali è
stato il GRB031203. L’evento è stato osservato più volte (anche recentemente, a distanza di quasi
un anno dal Burst) con i telescopi VLT sia per ottenere la curva di luce che per ottenere spettri.
Negli spettri, presi in tempi diversi per cercare il fenomeno dell’afterglow, si è messa in risalto la
componente supernova del GRB (Malsani et al. “Supernova 2003lw and GRB031203. A bright
supernova for a faint Gamma Ray Burst” ApJ 609 L5, 2004).
Il secondo evento, GRB040223, è stato osservato in tre epoche successive (a distanza di qualche
giorno dal Burst), per la ricerca di eventuali controparti, ma senza successo. Nel caso del
GRB040422 si è osservato il campo in 4 epoche (3 distanziate di pochi giorni, l’ultima dopo un
mese dal Burst) in infrarosso, evidenziando stavolta l’afterglow della supernova. In entrambi i casi
si pensa a Dark GRB.
Gli ultimi due burst, GRB040812 e GRB040827 sono ancora in fase di studio.
Durante l’anno di dottorato ho seguito il corso del prof. Nicola Redaelli intitolato “I rivelatori di
particelle e la fisica delle alte energie”. L’esame si terrà il primo di Ottobre.