Tabella delle raccomandazioni della comunità scientifica
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Tema Obiettivi scientifici Misurabili Missioni Raccomandazioni studi La teoria è consolidata e condivisa dalla comunità scientifica internazionale nelle sue linee generali. Punti critici ancora aperti sono la teoria dell’inflazione e la natura dell’energia e della materia oscura • anisotropia della radiazione cosmica di fondo a tutte le scale • polarizzazione della radiazione cosmica di fondo • caratterizzazione dei raggi cosmici (vedi AAE) - Planck - Sport - Boomerang B2k5 - Bar-Sport - Olimpo - B-Pol - modelli e simulazioni - analisi dei cataloghi dati esistenti I prodotti dell’evoluzione cosmologica La formazione delle strutture cosmiche di grande scala è direttamente legata all’evoluzione delle perturbazioni di densità primordiali del fondo cosmico e il modello che ne deriva si è confrontato con successo con le osservazioni finora compiute. I prossimi obiettivi sono: la determinazione dell’abbondanza di materia oscura, la statistica delle sue perturbazioni, il ruolo della materia barionica • luminosità dei cluster nell’X • temperatura dello spettro X • misure dell’effetto Sunyaev-Zel’divich nei cluster da survey • correlazione tra luminosità X e temperatura nei cluster - Planck - JWST - piccola missione X per studiare l’emissione X dei cluster (WFXI vedi anche AAE) - missione per misurare l’effetto Sunyaev-Zel’divich con sensibilità migliore di Planck - modelli e simulazioni - analisi dei cataloghi dati esistenti Formazione di strutture cosmiche a grande scala Il Big Bang Caldo prodotti hardware - array di polarimetri di alta purezza - PSB di alta frequenza - array di bolometri TES - rivelatori CZT per raggi X-duri - rivelatori SD per raggi X soft e hard, combinati con rivelatori CZT per l’intervallo 1-80 keV - nuova strumentazione per osservazioni IR di alta risoluzione e sensibilità Formazione delle galassie e studio della Via Lattea (cosmologia locale) Formazione ed evoluzione stellare Fisica fondamentale Capire come si sono formate le galassie è una delle priorità della ricerca in questo settore dal momento che i modelli attualmente disponibili hanno sostanzialmente fallito il confronto con le osservazioni. Sono necessari nuove misure per capire quale sia la soluzione del problema, e sono necessarie nella banda infrarossa dello spettro elettromagnetico dal momento che a causa dell’espansione dell’Universo, l’emissione da epoche cosmiche remote è spostata a grandi lunghezze d’onda. La comprensione dettagliata della struttura della Via Lattea è di grande supporto in questo processo. • funzioni di luminosità di galassie in tutte le bande e loro dipendenza dall’epoca cosmologica e dalle caratteristiche della regione in cui si trovano • descrizione statistica accurata della funzione di massa delle galassie e loro dipendenza dall’epoca cosmologica e dalle caratteristiche della regione • caratterizzazione dei processi fisici che hanno luogo nelle diverse tipologie di sorgenti e origine dell’energia prodotta • censimento dei costituenti dell’Universo • censimento completo dei diversi costituenti della Via Lattea, quantificazione della struttura spaziale e dei moti anchE attraverso la rivelazioni di onde gravitazionali generate da merging di galassie e da buchi neri - HST - Herschel - GAIA - LISA-PF - LISA - nuova missione per l’intervallo 1-30 micron con capacità spettroscopiche e alta risoluzione e sensibilità - modelli e simulazioni - analisi dei cataloghi dati esistenti I modelli di formazione ed evoluzione stellare non sono unici e nuovi dati osservativi, dal visibile al millimetro sono necessari per selezionare quelli che rappresentano in modo migliore i fenomeni, calibrarne e parametri e ricavare informazioni e suggerimenti per modelli più complessi. • SED (Spectral Energy Distribution) di oggetti stellari in diverse fasi di evoluzione • accurata determinazione delle distanze • luminosità bolometriche, funzioni di luminosità e diagrammi colore-magnitudine • evidenza di moti di infall e outflow da righe spettrali • caratterizzazione dei dischi circumstellari • rivelazione diretta di pianeti extrasolari - HST - Herschel - JWST (MIRI) - WSO-UV (vedi anche AAE) - Darwin - TPF - astro-archeologia - modelli e simulazioni - analisi dei cataloghi dati esistenti Negli ultimi 50 anni la teoria della relatività generale, soprattutto grazie a esperimenti spaziali, ha avuto numerose conferme sperimentali. Dal punto di vista teorico però non è ancora riuscita l’unificazione con la meccanica quantistica e tutti i tentativi fatti evidenziano la necessità di aumentare il livello di precisione dei test di verifica della teoria della gravitazione. • misura dell’accelerazione differenziale di due masse di diversa composizione in caduta libera per verificare il Principio di equivalenza • misura dell’indice di curvatura dello spazio γ • effetto Lense-Thirring • misura della costante gravitazionale • rivelazione di onde gravitazionali - GG - GReAT - WEBER-SAT - LISA-PF - LISA - Bepi Colombo - ACES - modelli e simulazioni - analisi dei cataloghi dati esistenti - nuova strumentazione IR con alta risoluzione spaziale e alta sensibilità - rivelatori CZT per raggi X-duri - rivelatori SD per raggi X soft e hard, combinati con rivelatori CZT per l’intervallo 1-80 keV - qualifica spazio di rivelatori di onde gravitazionali - nuova strumentazione IR con media risoluzione spettrale e alta risoluzione spaziale e sensibilità - interferometria spaziale per arrivare a risoluzioni angolari di 1 AU - accelerometri di altissima sensibilità - qualifica spazio di rivelatori di onde gravitazionali ACRONIMI ACES – Atomic Clock Ensamble in Space GG – Galielo Galilei GReAT – General Relatività Accuracy Test HST – Hubble Space Telescope LISA – Laser Interferometer Space Antenna LISA-PF – LISA PathFinder PSB – Polarization Sensitive Bolometers SD – Silicon Drift TES – Transition Edge Super-conductor TPF – Terrestrial Planet Finder WFXI – Wide Filed X-ray Imager WSO-UV – World SpaceObservatory/UltraViolet
