Sergio Molinari (Inaf Iaps Roma), principal investigator del progetto AlmaGal
Si chiama AlmaGal ed è un ambizioso progetto osservativo che utilizzerà l’array di telescopi Alma (l’Atacama Large Millimeter Array), in Cile, per studiare la fisica della formazione ed evoluzione di protoammassi di stelle massicce nella nostra galassia. In cifre: 207 ore di osservazione di oltre mille ammassi stellari con massa compresa tra le 500 e le 50mila masse solari con le 50 antenne dell’array principale di Alma più le 12 del compact array.
Lo scorso giugno un panel di 158 astronomi provenienti da tutto il mondo, riunitisi ad Atlanta, in America, ha selezionato alcune delle 1773 proposte – 14 delle quali, fra cui AlmaGal, erano large programs, cioè programmi richiedenti più di 50 ore di osservazione – presentate in risposta alla call per il settimo ciclo di osservazioni Alma. Il 23 luglio scorso la comunicazione ufficiale: non solo AlmaGal c’è, ma si è pure collocato tra i quattro progetti ad alta priorità. Alla guida del progetto, con le funzioni di principal investigator, c’è un ricercatore dell’Inaf Iaps di Roma, Sergio Molinari. Media Inaf lo ha intervistato.
Dottor Molinari, partiamo dal principio, la scelta del nome AlmaGal.
«Poiché useremo Alma per compiere uno studio a larga scala della Via Lattea, la nostra Galassia (con la “G” maiuscola!), trovare il nome per il progetto non è stato difficile».
Quali sono gli obiettivi scientifici principali?
«AlmaGal si occuperà di caratterizzare in modo sistematico quella particolare fase della formazione stellare in cui un denso agglomerato di gas e polvere di migliaia di masse solari inizia a strutturarsi in una moltitudine di frammenti minori, che andranno poi a formare le singole stelle: in altre parole, studieremo i “protoammassi” (protoclusters), o progenitori degli ammassi di stelle. Dato che la quasi totalità delle stelle in età adulta che vediamo nella Via Lattea si sono originate in ammassi, comprendere quali siano stati i processi fisici responsabili della frammentazione e che poi ne hanno guidato l’evoluzione, su quali tempi-scala abbiano agito, e quale spettro di massa finale producono, è un tassello fondamentale per determinare il tasso e la storia di formazione stellare negli ammassi della Via Lattea e in quale momento della loro formazione si origina lo spettro di massa che è all’origine della funzione di massa iniziale. Ciò ha implicazioni importanti anche per le altre galassie, e in questo senso AlmaGal permetterà di caratterizzare al meglio la Via Lattea come “z=0 template”. Le osservazioni comprenderanno misure in due diverse configurazioni del Main Array di Alma, e saranno combinate anche con misure dell’Alma Compact Array».
Come selezionerete gli ammassi stellari da osservare?
«I protoammassi che studieremo sono selezionati a partire dal catalogo di sorgenti galattiche ottenute con il satellite Herschel dal progetto Hi-Gal, che ha mappato l’intero piano equatoriale della Via Lattea nel lontano infrarosso, fra 70 e 500 micron. Fra più di 100mila sorgenti, abbiamo selezionato quelle sufficientemente grandi (raggio maggiore di un parsec), dense e massicce (massa superiore alle 500 masse solari) per poter essere ottimi candidati protoclusters; si tratta di oltre mille target sparsi in tutta la Via Lattea, e in diverse fasi della loro evoluzione – dalla fase infrared dark iniziale fino a quelle più avanzate, in cui alcune delle stelle più massicce hanno probabilmente già raggiunto la sequenza principale».
Fino a quali regioni galattiche si spingeranno le osservazioni?
«I target di AlmaGal coprono una grande varietà di ambienti nell’ecosistema galattico. Andiamo dal centro galattico, denso e turbolento, fino alle regioni periferiche oltre il cerchio solare, passando per regioni associate con diverse braccia spirali. In questo senso, il punto di forza di AlmaGal è la sua sistematicità. Negli scorsi cicli erano già stati approvati progetti mirati allo studio di protoammassi, ma erano limitati a un centinaio o poco più di oggetti e con risoluzione spaziale limitata. Con più di mille sorgenti, AlmaGal farà un salto di un ordine di grandezza, permettendo uno studio statisticamente significativo in un ampio intervallo dello spazio dei parametri (massa, evoluzione, posizione nella galassia)».
AlmaGal farà solo questo, o c’è dell’altro?
«AlmaGal è disegnato intorno allo studio della frammentazione nei protoammassi come suo “core science”: con una sensibilità di 0.1 milliJy nel continuo a 1 millimetro in banda 6 raggiungeremo la sensibilità di 0.3 masse solari a una risoluzione spaziale di 1000 unità astronomiche fino ad una distanza di 8 kiloparsecs (il centro galattico). Con queste caratteristiche potremo risolvere spazialmente i singoli frammenti protostellari, specialmente per le regioni più vicine, e studiare anche la demografica dei dischi equatoriali su protostelle di massa medio-alta. Ma grazie alla grande versatilità e potenza di Alma, otterremo anche immagini spettroscopiche in righe di CO, metanolo (CH3OH) e formaldeide (H2CO) che consentiranno di caratterizzare la fisica e la dinamica del gas nel protoammasso, e come questo accresce sui singoli frammenti protostellari. Inoltre, grazie all’acetonitrile (CH3CN) avremo a disposizione un potente diagnostico per poter tracciare lo stadio evolutivo dei frammenti di massa maggiore all’interno di ogni singolo protoammasso».
Quando inizierete a mettere mano sulle antenne di Alma per la campagna osservativa? E a quando i primi dati?
«In base alla schedula rilasciata da Alma, dovremmo ottenere i primi dati a partire da novembre di quest’anno e concludere le osservazioni intorno all’estate del 2020. L’organizzazione di un’efficiente piattaforma di calcolo per la calibrazione, il processing e l’analisi scientifica di questa grande massa di dati per un così grande numero di sorgenti sarà la sfida principale che AlmaGal dovrà affrontare nel breve termine. È una sfida importante, e con il supporto fondamentale dell’Alma Regional Center di Bologna e dei centri di calcolo presso gli osservatori Inaf di Trieste e Catania, il nostro gruppo all’Inaf Iaps di Roma, insieme ai nostri colleghi dell’Inaf di Arcetri, sarà in prima linea, grazie all’esperienza decennale acquisita con le survey galattiche di Herchel»
Il panel di esperti che si è riunito ad Atlanta, in America, per valutare le 1.773 proposte pervenute in risposta alla call for proposal del settimo ciclo di osservazioni dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma). Crediti: E. Villard – Alma (Eso/Naoj/Nrao)
Essere stato selezionato tra tanti è per AlmaGal un bel risultato. Come ha appreso la notizia? E qual è stato il suo primo pensiero?
«Nel Ciclo 7, AlmaGal è il solo large program approvato nella categoria “ISM, Star Formation and Astrochemistry”. Ed è il terzo contando anche i cicli passati. È anche il primo large program con principal investigator dell’Istituto nazionale di astrofisica, segnale positivo di una comunità italiana che in Alma sta crescendo sempre più. I co-principal investigator del progetto sono Peter Schilke (Università di Colonia), Cara Battersby (Università del Connecticut, Usa) e Paul Ho (Academia Sinica, Taiwan). Ero su un aereo da Parigi quando la comunicazione ufficiale è arrivata per e-mail, e quando ho acceso il telefono stavano già circolando i primi messaggi di felicitazioni fra i membri del team. Naturalmente molta soddisfazione, ma poi si parte subito a pianificare e programmare le cose da fare, a cominciare dalla “Fase 2”, con il consolidamento del programma osservativo. Il primissimo pensiero è stato lo stesso di dieci anni fa con Hi-Gal: be careful what you wish for, because you might get it!»