Spiegato: come PASIPHAE farà capolino nelle regioni sconosciute del cielo

Lo sviluppo di uno strumento vitale, che verrà utilizzato nelle prossime rilevazioni del cielo per studiare le stelle, è guidato da un astronomo indiano. Cos'è PASIPHAE e perché è importante?

Il polarimetro è in costruzione presso l'impianto di strumentazione presso IUCAA, Pune. (Foto via IUCAA)

I misteri che circondano l'origine dell'universo continuano ad attirare la curiosità umana. Lo sviluppo di uno strumento vitale, che verrà utilizzato nelle prossime rilevazioni del cielo per studiare le stelle, è guidato da un astronomo indiano. Il progetto è stato finanziato dalle principali istituzioni mondiali, segnalando la crescente esperienza dell'India nella costruzione di strumenti astronomici complessi.

Cos'è la PASIFA?

Polar-Areas Stellar-Imaging in Polarization High-Accuracy Experiment (PASIPHAE) è un progetto collaborativo internazionale di rilevamento del cielo. Gli scienziati mirano a studiare la polarizzazione della luce proveniente da milioni di stelle.

Il nome è ispirato da Pasifae, la figlia del dio greco del sole Helios, che era sposata con il re Minosse.

L'indagine utilizzerà due polarimetri ottici ad alta tecnologia per osservare contemporaneamente i cieli del nord e del sud.

Si concentrerà sulla cattura della polarizzazione della luce stellare di stelle molto deboli che sono così lontane che i segnali di polarizzazione provenienti da lì non sono stati studiati sistematicamente. Le distanze di queste stelle saranno ottenute dalle misurazioni del satellite GAIA.

Combinando questi dati, gli astronomi eseguiranno una mappatura tomografia a campo magnetico inaugurale del mezzo interstellare di aree molto grandi del cielo utilizzando un nuovo strumento polarimetro noto come WALOP (Wide Area Linear Optical Polarimeter).

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In questo progetto, guidato dall'Istituto, sono coinvolti scienziati dell'Università di Creta, Grecia, Caltech, USA, Centro interuniversitario di Astronomia e Astrofisica (IUCAA), India, Osservatorio Astronomico Sudafricano e Università di Oslo, Norvegia. di Astrofisica, Grecia.

La Fondazione Infosys, l'India, la Fondazione Stavros Niarchos, la Grecia e la National Science Foundation degli Stati Uniti hanno fornito ciascuna una sovvenzione di $ 1 milione, combinata con i contributi del Consiglio europeo della ricerca e della Fondazione nazionale per la ricerca in Sudafrica.

Perché è importante PASIPHAE?

Dalla sua nascita, circa 14 miliardi di anni fa, l'universo è in continua espansione, come dimostra la presenza della radiazione Cosmic Microwave Background (CMB) che riempie l'universo.

Immediatamente dopo la sua nascita, l'universo ha attraversato una breve fase inflazionistica durante la quale si è espanso a un ritmo molto elevato, prima di rallentare e raggiungere il tasso attuale. Tuttavia, finora, ci sono state solo teorie e prove indirette dell'inflazione associata all'universo primordiale.

Una conseguenza definitiva della fase inflazionistica è che una piccola frazione della radiazione CMB dovrebbe avere le sue impronte sotto forma di un tipo specifico di polarizzazione (noto scientificamente come segnale B-mode).

Tutti i precedenti tentativi di rilevare questo segnale sono falliti principalmente a causa della difficoltà posta dalla nostra galassia, la Via Lattea, che emette abbondanti quantità di radiazioni polarizzate.

Inoltre, contiene molte nuvole di polvere che sono presenti sotto forma di grappoli. Quando la luce delle stelle passa attraverso queste nuvole di polvere, vengono disperse e polarizzate.

È come cercare di vedere deboli stelle nel cielo durante il giorno. L'emissione galattica è così brillante che il segnale di polarizzazione della radiazione CMB viene perso, ha affermato S Maharana, uno studente di dottorato presso IUCAA coinvolto in questo progetto.

L'indagine PASIPHAE misurerà la polarizzazione della luce stellare su vaste aree del cielo. Questi dati, insieme alle distanze GAIA dalle stelle, aiuteranno a creare un modello tridimensionale della distribuzione della polvere e della struttura del campo magnetico della galassia. Tali dati possono aiutare a rimuovere la luce polarizzata galattica in primo piano e consentire agli astronomi di cercare il segnale sfuggente in modalità B.

Cos'è WALOP?

Il Polarimetro Ottico Lineare ad Area Ampia (WALOP) è uno strumento, quando montato su due piccoli telescopi ottici, che verrà utilizzato per rilevare i segnali di luce polarizzata che emergono dalle stelle lungo le alte latitudini galattiche.

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Un WALOP ciascuno sarà montato sull'Osservatorio Skinakas da 1,3 metri, a Creta, e sul telescopio da 1 metro dell'Osservatorio astronomico sudafricano situato a Sutherland.

Una volta costruiti, saranno strumenti unici che offriranno il più ampio campo visivo del cielo in polarimetria. Sarà in grado di catturare immagini entro ½° per ½° di area del cielo durante ogni esposizione, ha affermato A N Ramaprakash, scienziato senior IUCAA e collega presso IA, Creta.

In parole povere, le immagini avranno contemporaneamente i dettagli più fini di una stella insieme al suo sfondo panoramico.

WALOP opererà in base al principio che in un dato momento, i dati provenienti da una porzione di cielo sotto osservazione saranno suddivisi in quattro diversi canali. A seconda del modo in cui la luce attraversa i quattro canali, si ottiene il valore di polarizzazione della stella. Cioè, ogni stella avrà quattro immagini corrispondenti che, una volta unite, aiuteranno a calcolare il valore di polarizzazione desiderato di una stella.

Poiché l'indagine si concentrerà su aree di cielo dove valori di polarizzazione molto bassi (<0.5 per cent) are expected to emerge, a polarimeter with high sensitivity and accuracy clubbed with a large field of view was needed, so WALOP was planned sometime in 2013.

Questo dopo il successo dell'indagine sull'esperimento RoboPol nel 2012-2017, in cui sono stati coinvolti alcuni collaboratori di PASIPHAE. Da allora, la progettazione, la fabbricazione e l'assemblaggio, guidati da Ramaprakash, sono in corso.

WALOP e il suo predecessore RoboPol condividono il principio della fotometria a colpo singolo. Ma il WALOP da 200 kg sarà in grado di osservare centinaia di stelle contemporaneamente presenti sia nel cielo settentrionale che in quello meridionale, al contrario di RoboPol, che ha un campo visivo molto più piccolo nel cielo.

Lo sviluppo dello strumento è attualmente in una fase avanzata e sta progredendo presso la struttura di strumentazione in IUCAA.

Perché WALOP sarà impiegato su telescopi ottici di classe 1 metro

Una delle principali limitazioni durante l'utilizzo di grandi telescopi ottici è che coprono un'area relativamente più piccola del cielo, vanificando lo scopo generale di PASIPHAE.

Considerando che i telescopi di classe da 1 metro consentono entrambi i campi visivi più ampi del cielo combinati con i dettagli più minuti delle stelle lontane.

Poiché l'indagine del cielo continuerà per quattro anni, sarà una sfida dedicare una quantità considerevole di tempo di osservazione di qualsiasi grande telescopio esclusivamente allo studio della polarizzazione delle stelle.

Quindi, il tempo massimo di osservazione offerto dai telescopi più piccoli sarà deviato per il rilevamento del cielo PASIPHAE utilizzando WALOP, ha aggiunto Ramaprakash, anche lui docente in visita al Caltech.

Il tentativo di inserire i telescopi di classe da 1 metro è anche quello di dimostrare che è possibile intraprendere una scienza rivoluzionaria e esperimenti impegnativi utilizzando telescopi più piccoli, anche nell'era dei telescopi grandi ed estremamente grandi.

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