Le nostre analisi delle curve di luce

Site: Spark: piattaforma di e-learning del Liceo Majorana
Course: L'osservazione del cielo ai raggi X
Book: Le nostre analisi delle curve di luce
Printed by: Guest user
Date: Wednesday, 8 February 2023, 1:18 AM

Description

In questo Libro vengono riportate le analisi svolte dai diversi gruppi in cui siamo stati divisi sulle curve di luce che ci sono state assegnate

1. Introduzione

In questa sezione vengono riportate le analisi delle curve di luce dei transienti che sono stati assegnati a ciascun gruppo di studenti durante il laboratorio del progetto Extras.

Ecco i passaggi che ciascun gruppo ha dovuto svolgere utilizzando l'apposito software.

  1. Selezionare il candidato transiente assegnato e visualizzare la tabella che riporta i parametri del transiente suddivisi per tipo di rivelatore (PN, MOS1, MOS2) e per banda energetica.
  2. Leggendo i valori della colonna DET_ML, verificare la validità dei dati riportati in tabella (utilizzabili se la somma dei valori risulta maggiore o uguale a 6)
  3. Una volta stabilito che i valori sono validi, selezionare le più significative bande energetiche del segnale e i relativi rivelatori
  4. A questo punto è possibile visualizzare due immagini:
    • l'immagine dell'intera osservazione ("SHOW UNFILT.IMA") che però non consente la visualizzazione del transiente, in quanto esso risulta nascosto nel background
    • l'immagine del solo intervallo di visualizzazione del candidato transiente ("SHOW FILT.IMA") in cui la sorgente puntiforme appare all'interno di un cerchio.
  5. Nell'immagine del transiente occorre selezionare l'opportuna dimensione del cerchio che lo contiene e che definisce l'area sulla quale verrà costruita la curva di luce. Il raggio deve essere dell'ordine di 15-20 arcosecondi. Contemporaneamente deve essere selezionata un'area, abbastanza vicina a quella del transiente, in cui non compare alcuna sorgente, al fine di definire il background, in modo da ottenere una curva di luce con contributo del background già sottratto. Il raggio di questa regione deve essere di 40 arcosecondi, in quanto entro queste dimensioni cade il 90% della radiazione.
  6. Ora è possibile visualizzare la curva di luce che, in caso di transiente, mostrerà un picco racchiuso tra due linee rosse verticali.
  7. Occorre ora sapere se il transiente in questione corrisponde ad una effettiva sorgente a RX nel cielo oppure se è dovuto ad altre cause. A tale scopo, utilizzando opportuni motori di ricerca e banche dati (es. XMM-Newton Science Archive, o SIMBAD multi-wavelength on-line catalogue), si inseriscono le coordinate corrispondenti al transiente e si cerca l'eventuale controparte ottica della sorgente studiata, ricordando che è accettabile una imprecisione della posizione di circa 2 arcosecondi (dovuta alla sensibilità degli strumenti). Se la controparte ottica esiste, potremmo aver scoperto che emette anche in RX, oppure potremmo esserci imbattuti in una sorgente già nota. In caso contrario, potremmo aver scoperto una nuova sorgente, oppure potremmo avere tra le mani gli effetti di un errore del telescopio.
  8. Per evidenziare eventuali anomalie del telescopio, occorre cliccare sul pulsante PLOT ATT che mostra le deviazioni in arcosecondi della direzione di puntamento del satellite dalla sua posizione di partenza durante l'osservazione. Deviazioni maggiori di una manciata di arcosecondi potrebbero indicare instabilità di puntamento del satellite durante l'osservazione.

2. Analisi curva di luce n.1

Abbiamo visualizzato l'immagine del transiente con i tre strumenti (MS1, MS2, PN) attivando lo smooth.



Poi, analizzando i dati, abbiamo ricavato la curva di luce della sorgente. Abbiamo quindi dedotto che, osservando attentamente il grafico, si poteva trattare di una nana bruna nella galassia di Andromeda, che sarebbe stata la prima in una galassia estranea alla nostra.













Abbiamo dunque controllato gli spostamenti del telescopio XMM-Newton, verificando che era stato pressoché immobile.


Sfortunatamente, dopo osservazioni più accurate, abbiamo scoperto che si trattava di una comunissima stella che si trovava lì in quel momento che apparteneva alla nostra galassia.



3. Analisi curva di luce n.2

La curva di luce n.2 rappresenta la variazione dei fotoni percepiti dai CCD in funzione del tempo.
 
Come si può notare dal primo grafico, nell'intervallo di tempo delimitato dalle linee rosse verticali appare un picco che prova la presenza di una sorgente a raggi X nella sezione di cielo osservata dal telescopio. Osservando invece il secondo grafico ci si rende conto che il momentaneo flare non può essere dovuto ad un innalzamento del background che, nel medesimo arco di tempo (delimitato ancora dalle linee rosse) non mostra sostanziali variazioni.

Per certificare la correttezza delle osservazioni vanno però considerati anche i grafici inerenti ai possibili errori di puntamento.

Tra i vari grafici che mettono in risalto gli errori in RA, DEC, "pointing difference" e "change in position angle" si nota come il telescopio abbia subito una variazione di puntamento di circa 30 arcosecondi di raggio

















4. Analisi candidato transiente 6


L'analisi è iniziata selezionando il transiente 6 di cui ci siamo occupate.

Osservando i dati della tabella, abbiamo constatato che la fonte osservata era un possibile candidato transiente perchè i valori di energia nel DET_ML totale superavano il valore minimo di 60 keV. Poi abbiamo deciso di selezionare solo lo strumento PN tra i tre strumenti che lavoravano in simultanea,  poichè era l'unico che riportava quantità di energia accettabili (circa 70 keV).

Abbiamo selezionato una banda di energia compresa tra 200 eV e 500 eV, in quanto i valori energetici rilevati erano piuttosto bassi.

Dopodiché abbiamo osservato l'immagine.




Questa è l'immagine che abbiamo ottenuto: una sorta di scia luminosa a forma di poligono rilasciata da una fonte molto luminosa evidenziata dal cerchio giallo.

Abbiamo utilizzato lo smooth per ottenere una qualità migliore e osservare meglio il nostro candidato.


Immagine filtrata del transiente 6


Per capire cosa avevamo trovato abbiamo analizzato la curva di luce. Considerando una zona di background (evidenziata dal cerchio verde e che corrisponde al fondo strumentale) ci siamo inoltre assicurate che lo spazio circostante non avesse interferito con la nostra fonte di raggi x o ne fosse stato addirittura la causa.

Come dimostrava l'immagine, ad un certo istante dell'osservazione, si era rilevato un notevole picco di energia che appariva sospetto in relazione al resto del grafico e al background.



Per poter osservare in modo più chiaro la situazione abbiamo ingrandito il grafico, notando che effettivamente la curva di luce della sorgente assumeva valori di energia esorbitanti in un lasso brevissimo di tempo.


Arrivate a questo punto dovevamo solo capire se il nostro candidato poteva essere davvero un transiente (e se si che cosa), oppure individuare la vera origine della scia luminosa.

La nostra prima ipotesi era che il candidato in realtà non fosse altro che un UFO, ovvero un oggetto volante non identificato, poichè non era possibile che in un tempo cosi breve un corpo celeste creasse una scia simile.

Ci siamo avvalse di Simbad, un programma che conteneva tutte sorgenti a raggi x scoperte fino ad oggi, per vedere se il nostro transiente fosse gia stato osservato in precedenza. 

E questo era il risultato:


Infatti l'oggetto più vicino distava 2 arcmin.


Cos'era allora il nostro transiente? Un ufo? 

In realtà dal grafico seguente, che indica di quanti arcosecondi si sono spostati i telescopi, abbiamo capito che l'anomalia che stavamo studiando era dovuta ad un movimento improvviso del telesopio stesso. Infatti è possibile che un pixel del CCD sia stato abbagliato per un istante causando una perdita di coordinate del cielo e una successiva rotazione dello strumento.

La parte del grafico da cui abbiamo tratto queste conclusioni è detta "Change in position angle" e considerandone lo zoom si nota una effettiva variazione di posizione.





In conclusione dopo un primo momento di euforia per le nostre scoperte, abbiamo realizzato che non eravamo di fronte ad un ufo ma solamente ad una anomalia di XMM-Newton.


Gaia Marzi, Sara Crippa, Alessia Cotroneo.


5. Analisi curva di luce n.4

Transiente 2 (RX J1046+52)


   Il candidato transiente si è rivelato un reale transiente perchè, analizzando la curva di luce con il fondo strumentale sottratto, si evidenzia un picco di energia. (vd immagine seguente)



L'oggetto tuttavia non è ancora stato catalogato da XMM Newton.

Cercando la controparte ottica del transiente si trova una corrispondenza con una stella a 1.5 arcsec dal transiente. (vd immagine seguente)





































Probabilmente proprio questa stella è la sorgente di raggi X dal telescopio rilevati. non si hanno informazioni sul tipo di stella o sulla sua età. Quindi la conclusione della ricerca approda a consigliare ulteriori approfondimenti sulla controparte ottica del transiente in modo da comprendere il motivo dell'emissione di queste radiazioni X.




Pelucchi, Guarino, Galliani, Maisano

6. Analisi curva di luce n.5

Data la nostra sorgente abbiamo impostato il fondo strumentale, abbiamo fissato le coordinate e i raggi sia della sorgente che del fondo e poi abbiamo verificato dalla curva di luce se si trattasse di un flare.

Dalla curva di luce, eliminato il fondo strumentale, abbiamo avuto la conferma che la nostra sorgente fosse effettivamente un flare.




Abbiamo inserito le coordinate della sorgente sul motore di ricerca Simbad per vedere se l'oggetto non fosse già stato studiato precedentemente.

Abbiamo trovato che la sorgente in questione è una stella con alto moto proprio (High proper-motion Star) chiamata NLTT 37281.

Tuttavia le coordinate della stella citata e le nostre erano diverse, infatti la nostra stella risultava spostata di circa 13 arcsec. Abbiamo allora ipotizzato che la stella fosse la stessa ma, data la differenza temporale tra le analisi, che nel corso degli anni si è spostata.