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Linea di Ricerca Astronomia

Linea di ricerca dello IASF-Bo (ex-TeSRE)dal 1968: Originariamente solo di bassa energia, poi astrofisica in raggi X e . Progettazione e realizzazione di esperimenti a bordo di palloni stratosferici. Partecipazione a missioni spaziali (Gamma-1, BeppoSAX, XMM-Newton, INTEGRAL, AGILE).

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Risorse

Personale: Da 4 (2 ric + 2 tec) a circa 1/3 del personale IASF-Bo.Finanziamenti: Piano Spaziale Nazionale (CNR/ASI): 400-500 kEur/anno.Problemi: Impossibilità di programmare nuove assunzioni e avanzamenti di carriera; Particolarmente grave la mancanza di turn-over del personale tecnico.

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Attività Progettazione e sviluppo rivelatori; Realizzazione di sistemi di supporto a terra (es.: Base

di Trapani-Milo, XMM-Newton, INTEGRAL, AGILE); Management e supporto all’industria (es.: segmento

di terra BeppoSAX, IBIS/PICsIT, AGILE/MC); Produzione SW scientifico per uso interno e per uso

pubblico (es.: IBIS/PICsIT per ESA/ISDC); Analisi Scientifica dei Dati; R & D; Partecipazione allo studio e sviluppo di nuove

missioni di astrofisica alle alte energie (XEUS, HEXIT, BREEZE, MEGA).

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Scienza + Tecnologia Progetto (missione)

Calibrazioni in volo

Risultati Scientifici

AIV + Calibrazioni a terra

Lancio staellite

Guaranteed Time

Hardware+Software

Risoluzione problema scientifico nuovo problema

da risolvere?

Un ottimo esempio di

“catena/ciclo tecnico-scientifico”

Attività prevalente di Analisi Dati

Attività prevalente di Realizzazione

Il progetto XMM-Newton

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1982-85: Priorità scientifica individuata nella Spettroscopia X di sorgenti deboli High throughput mission proposed1990-1999: Studio e realizzazione EGSE per EPIC1996-1999: AIV e calibrazioni a terra10/12/1999: Lancio di XMM-Newton2000-2002: Calibrazioni in volo2000-oggi: Analisi Dati (CAL, PV e GT)

Pubblicazioni/presentazioni risultati

futuro: XMM-Newton approvato da ESA fino al 2008!

Cronologia

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Staff: Di Cocco, G. Co-I, Resp. IASF-BOTrifoglio, M. Co-I, Resp. EGSE di EPICGianotti, F. EGSE, s/w

ingegneristicoStephen, J. EGSE, s/w scientificoCappi, M. Calib. ed Analisi DatiDadina, M. (Art. 23) Calib. ed Analisi

DatiMalaguti, G. Analisi DatiBassani, L. Analisi Dati Foschini, L. (Art. 23) Analisi Dati

Dottorandi: Piconcelli, E. (1999-2002, now post-doc @ Vilspa/ESA)

Panessa, F. (2000-2003) Ponti, G. (2003-…)

Laureandi: Longinotti, A. (2001-2002, now PhD @ Imperial College/UK)

Ponti, G. (2001-2002, now PhD @ Univ. of Bo)

Totale: media di 3 anni/uomo all’anno (dal ‘90 al ‘03)

Contesto internazionale: 9 Istituti europei coinvolti in EPICContesto nazionale: IASF-MI, IASF-BO, INAF-PA

Personale

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Periodo 1990-1999: Media Totale <keuro/anno>

(keuro)Realizzazione e supporto all’industria 48

480

Periodo 2000-2003: Calibrazioni ed analisi dati 53

160

~2/3 per personale: Gianotti, Cappi, Dadina, Piconcelli

~1/3 per altro: Missioni: campagne calibrazione a terra meeting per calibrazioni in volo conferenze scientifiche

Hardware: computers, componentistica, ecc.

Nota: EGSE industriale su contratto ASI-Laben

Spese (finanziamenti ASI)

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fornito dall’industria per: integrazione dei sottosistemi integrazione Payload nel Bus richiesto nostro contributo per: definizione requisiti EGSE verifica funzionamento EGSE utilizzo EGSE durante i test

EPIC Electrical Ground Support Equipment (1/4) EGSE per Payload in configurazione

nominaleEGSE per AIV Payload dall’integrazione fino al lancio

Instrument Station per dati scientifici

EGSE per telecomandi e HK

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II - Campagne di calibrazione a terra

effettuate 10 campagne, ecc..EPIC Electrical Ground Support

Equipment (2/4) EGSE per Calibrazione Payload

senza Data Handlingfornita dall’industria la parte EGSE relativa a: gestione telecomandi e HK

fornita da noi la Science Console per: gestione dati scientifici acquisiti ad alta velocita’Science Console per dati scientifici

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EPIC Electrical Ground Support Equipment (3/4)

Supporto alle Calibrazioni a terraPartecipato come responsabili delle operazioni del EGSE 3 campagne alla Panter Facility – Monaco (MOS e PN EQM) 7 campagne alla facility di Orsay – Parigi (3 MOS e 2 PN)

Fornito nostro contributo per:Science Console per Quick Look e archivio completo dati progettazione sistema di EGSE di supervisione calibrazione fascio e calibrazione EPIC gestione operazioni

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EPIC Electrical Ground Support Equipment (4/4)

Supporto a livello di SatellitePartecipato come responsabili del setup e operazioni della Instrument Station campagne di test presso la facility di ESA-ESTEC (TB/TV, IST, SVT2)Campagne di test presso il centro di controllo ESA- ESOC (SVT3)Campagna di lancio a Kourou - Guayana

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Calibrazioni in voloSoftware Testing (in appoggio ad ESA)

- SAS portability into LINUX- Confronto SAS vs. FTOOLS (competitore “Goddard-made”)- Confronto SAS vs. CIAO (competitore “CfA-made”)

Calibrazioni:- Calibrazione del vignetting dei MOS- Calibrazione del vignetting dei soft-protons- Calibrazioni assolute delle matrici di risposta EPIC MOS1/2 & PN - Cross-calibrazione di EPIC con BeppoSAX e Chandra

Analisi dettagliata di più di 20 osservazioni lunghe (AGN, binarie, deep fields vuoti, ecc.) ottenute durante le fasi di PV e CAL.

Partecipazione a circa 10 meeting in Europa + 5 a Milano

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Analisi Dati: PV - Calibration data

Quasar 3C273 + blazar PKS0312 Report calibration meeting + proceedings, ma nessuna pubblicazione scientifica

NLSy1 iras13349 riga FeK relativistica (model-dependent) Longinotti et al., 2003, A&A

NLSy1 MCG-6-30-15 riga FeK relativistica (model-independent) Ponti et al., 2003, A&A

10 Campi vuoti 90 spettri di sorgenti X deboli frazione di sorgenti assorbite (XRB) Piconcelli et al., 2002, 2003

1 dottorato di ricerca + 2 tesi di laurea 10-15 pubblicazioni internazionali know-how strumentale, analisi dati ed interpretazione(e.g. vedi presentazione di Comastri et al. di domani)

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Guaranteed Time (1/2) Descrizione

Awarded 250 ks of Guaranteed Time (GT)“Survey X di un campione completo di 27 Seyfert

vicine (D<22 Mpc)” Goal/scopo: proprietà spettrali medie per i) modelli

emissione LLAGN vs. AGN/QSOs, ii) test modelli unificati e iii) distribuzione di Nh a z=0

Collaborazione internazionale: IASF-BO + Prof. Palumbo (Univ. di Bo) + Comastri & Zamorani (INAF-BO) + DellaCeca (INAF-MI) + Prof. Makishima & Prof. Matsuoka (Univ. of Tokyo) + Filippenko (Berkeley) + Ho & Mulchaey (Carnegie) + Sargent (Caltech) + Weaver (GSFC) + altri colleghi

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Guaranteed Time (2/2)Risultati

2 linee di ricerca interessanti:i) Ultraluminous X-ray Sources (ULXs) primo campione di spettri + identificazioni ottiche 4 pubblicazioni A&A (Foschini et al. 2002, 2003a/b;

Masetti et al. 2003) + 4-5 conf. proceedingsii) Campione di Seyfert Grossi problemi per avere tutte le sorgenti (nostro

GT non ancora completo! >2 anni di ritardo), tuttavia primi risultati interessanti

4 conf. Proceedings + 3 lavori importanti in corso 1 Dottorato di ricerca (F. Panessa)

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Ritorno (1/2) Realizzazione

Interazione con industria nazionale crescita nostra e dell’industria* nello sviluppo di EGSE per missioni spaziali scientifiche

Interazione con gruppi europei crescita ad un livello di competitività internazionale

i.e., know-how acquisito permesso coinvolgimento in missioni successive (i.e. Integral, Agile, ecc.)

*Laben prime contractor di EPIC

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Ritorno (2/2) Analisi dati

Know-how di strumenti e di tecniche di analisi dati Pubblicazioni (numero e qualità) Formazione (2 lauree, 2 PhD) Partecipazione/visibilità: Comitati internazionali (ad es.

TAC Chandra, TAC XMM, XEUS AWG), Invited talks (2), ecc.

N.B: 60% fondi per analisi dati A.E. richiesti ad ASI sono su XMM-Newton (GT+Open Time+archive)

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Lessons learned... Necessità di migliore coordinazione nazionale per rapporti

con agenzie (ESA, NASA, etc.), per assicurare giusto ritorno alla communità.

Maggior coinvolgimento di personale scientifico in fasi di progettazione, realizzazione e calibrazioni

Sfruttare pienamente e trasmettere maggiormente ad altri il know-how acquisito aumentando il trasferimento tecnologico sia verso l’interno che l’esterno potenziando le collaborazioni scientifiche nell’area bolognese in particolare coinvolgendo dottorandi e laureandi

Visibilità verso grande pubblico con outreach professionale

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Scienza + Tecnologia Progetto (missione)

Calibrazioni in volo

Risultati Scientifici

Calibrazioni a terra+ AIV

Lancio missione

Guaranteed Time

Hardware+Software

Risoluzione problema scientifico nuovo problema

da risolvere?

Attività prevalente di Analisi Dati

Attività prevalente di Realizzazione

Il progetto INTEGRAL/IBIS

Scopo della missione: imaging, spettroscopia e studi di variabilità ad alta risoluzione nella banda X-γ (5 keV – 10 MeV).

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INTEGRAL: Cronologia

• Priorità scientifica per imaging e spettroscopia X e

• Satellite per astronomia di bassa energia originato dall’attività dei gruppi di Southampton (UK) e IASF

1992: INTEGRAL selezionato come M2 da ESA1995: Selezione Payload complement1996-2001: Realizzazione strumenti2001-2002: Integrazione e calibrazioni 17-X-’02: Lancio da Baikonour 20-X-’02: PICsIT first light2002-oggi: Analisi dati (Cal., PV, CP, GP)Futuro: INTEGRAL approvato da ESA fino al 2008

17-X-’02: Lancio da Baikonour

1996-2001: Realizzazione strumenti

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INTEGRAL/IBIS:Contributi principali di IASF-BO

• PICsIT• Hopper• TE/GSE• Sviluppo di S/W scientifico (Imaging,

simulazioni, calibrazioni)• Produzione Instrument Specific S/W per

ISDC/ESA• Commissioning e PV phase• Core Programme

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Personale allo IASF-BO

Ric./Tec. Tempo Indeterminato: 12Ric. Tempo Determinato (Art. 23): 3

Totale: ~ 8 anni-uomo/anno (dal 1995 al 2003)

Dottorandi: 3Laureandi: 5

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Contesto nazionale ed internazionale

• Italia:• IASF-MI, IASF-BO, IASF-Roma, IASF-

PA

• Europa e USA:• Istituti di 8 nazioni (USA, Spagna,

Francia, Norvegia, Polonia, Germania, Svizzera, UK)

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Finanziamenti (ASI)• 1995-2001:

• Realizzazione e supporto all’industria:• ~200 k€/anno 1400 k€ totali

• 2002-2003:• Calibrazione, analisi dati, archivio, sviluppo S/W:

• ~200 k€/anno 400 k€ totali• ~ 30%: personale• ~ 70%: H/W (strum. da lab., camera climatica, computer,

archivio), riunioni e prove c/o industria, commissioning e PV phase, calibrazioni, attività c/o ISDC, conferenze scientifiche

• Realizz. PICsIT e Hopper su contratto ASI-LABEN

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Calibrazioni

• A terra: (c/o LABEN, Alenia, ESA/ESTEC)

• In volo (Commissioning & PV)

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IBIS Instrument Specific Software (ISSW)

• IBIS ISSW deliverable ad ESA (via ISDC) • IBIS/PICsIT Instrument Specific S/W:

• monitoraggio dello strumento (Operating System Monitoring)

• analisi scientifica (OSA) • Verifica performances scientifiche del ISSW PICsIT (rapporti)• Offline Scientific Analysis (OSA) rilasciata alla comunità

astronomica internazionale tramite ISDC • In OSA 3 (Dic ‘03), IBIS ISSW è composto da 20 moduli:

• CEA-Saclay (ISGRI): 10 moduli• IASF-Bologna (PICsIT): 9 moduli• ISDC (scripts di collegamento dei moduli ISGRI e PICsIT): 1

modulo

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ISSW & Calibrazioni in volo

Software Testing (in appoggio a ISDC) Test generali di funzionamento OSA Compatibilità OSA Solaris vs Linux Test di funzionamento e compatibilità software HEASARC/NASA (Ftools,

xronos, xspec) con OSA.Calibrazioni (alcuni punti in/con appoggio a IBIS Team) Calibrazione in volo di IBIS/PICsIT Preparazione mappe di background e non-uniformità del rivelatore Calibrazioni assolute delle matrici di risposta IBIS/PICsIT Cross-calibrazione di IBIS/PICsIT con IBIS/ISGRI e SPI (GRB021125)

Distaccamento di 1 persona presso l’ISDC (Ginevra) per 7 mesi in

supporto alle attività di PV phase e calibrazione in volo.

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Commissioning e PV Phase

• GRB 021125:cross-calibrazione con altri strumenti

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Ritorno I

Interazione con industria nazionale crescita nostra e dell’industria(*) nello sviluppo e realizzazione di rivelatori per missioni spaziali scientifiche

Interazione con gruppi europei e americani crescita ad un livello di competitività internazionale

(*)Laben prime contractor di IBIS, ALENIA prime contractor di INTEGRAL

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Ritorno II: Core Programme

• Responsible Scientist IASF-Bo:– “Sorgenti EGRET non identificate”– “AGN”– “Crab Pulsar”

• Partecipazione ad altri topics come Interested Scientists.

• Partecipazione Open Time con PI e CoI.

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Ritorno III: Pubblicazioni

Pubblicazioni (solo 2003): 16 pubblicazioni su INTEGRAL e IBIS

(satellite, strumento, calibrazione, software analisi dati,…)

8 pubblicazioni su risultati scientifici ottenuti con INTEGRAL

2 IAUC e 4 ATel su scoperte di nuove sorgenti e relativo follow-up

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Scienza + Tecnologia Progetto (missione)

Calibrazioni in volo

Risultati Scientifici

Calibrazioni a terra+ AIV

Lancio

Guaranteed Time

Hardware+Software

Risoluzione problema scientifico nuovo problema

da risolvere?

Attività prevalente di Analisi DatiAttività prevalente di

Realizzazione

Il progetto AGILE

Astrofisica GammaCapacitá di

imaging e fast timing10 – 40 keV

300 keV – 30 MeV30 MeV – 50 GeV

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Cronologia

• Prioritá scientifica: imaging gamma tra 30 MeV e 50 GeV• ampio campo di vista (1/4 del cielo)• elevata risoluzione temporale (1 s)

• 1999-2003: Studio di Fase B e C fino alla CDR di payload• Minicalorimetro + TE• GSE + MGSE• Segmento di terra

• Gennaio 2004: CDR di Sistema

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Staff: Di Cocco, G. Resp. IASF-BOLabanti, C. Resp. MiniCal.

Trifoglio, M. Resp. GSE / MGSE / Ground Segment

Gianotti, F. S/WTecnici: Rossi, E. Elettr.

Mauri, A. Elettr.Traci, A. Mecc.

Dottorandi: Bulgarelli A., Celesti E., Marisaldi M.

Laureandi: Celesti E.

Contesto nazionale: IASF-MI, IASF-BO, IASF-RomaINFN (Trieste, Roma 1, Roma 2), CIFS

Personale

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Finanziamenti (ASI)

• 1999-2003:• Realizzazione e supporto all’industria:

• ~100 k€/anno 500 k€ totali• 2004-2005:

• A completamento:• ~250 k€/anno 500 k€ totali

• ~ 1/3: personale (Bulgarelli, Celesti, Marisaldi)• ~ 2/3: H/W (MGSE, strum. da lab., computer,

componentistica), riunioni di programma, attività c/o industria, campagne di calibrazione, conferenze scientifiche

• Realizz. MiniCal. su contratto industriale ASI-RTI

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Contributo IASF-BO

• MiniCal + TE• GSE e MGSE• S/W di preprocessing per Ground Segment• Sviluppo S/W calibrazione, simulazione• Partecipazione attivitá di commissioning e PV

phase