ZTF ha scattato questa immagine della "prima luce" il 1 novembre, 2017, dopo essere stato installato presso il telescopio Samuel Oschin da 48 pollici all'Osservatorio di Palomar. La versione a piena risoluzione è più di 24, 000 pixel per 24, 000 pixel. Ogni immagine ZTF copre un'area del cielo pari a 247 lune piene. La nebulosa di Orione è in basso a destra. I computer che cercano queste immagini per transitori, o variabile, gli eventi sono addestrati a riconoscere e ignorare automaticamente le fonti non astronomiche, come le linee verticali "fiorite" viste qui. Credito:Osservatori ottici Caltech
Una nuova fotocamera robotica con la capacità di catturare centinaia di migliaia di stelle e galassie in un unico scatto ha scattato la sua prima immagine del cielo, un evento che gli astronomi chiamano "prima luce". La fotocamera è il fulcro di un nuovo progetto di rilevamento del cielo automatizzato chiamato Zwicky Transient Facility (ZTF), con sede presso l'Osservatorio Palomar del Caltech vicino a San Diego, California.
In qualità di partner nello sforzo ZTF, Gli astronomi dell'Università del Maryland hanno dato importanti contributi alla pianificazione e alla progettazione del progetto di rilevamento. La partecipazione dell'UMD a ZTF è facilitata dal Joint Space-Science Institute, una partnership tra UMD e il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland.
Ogni notte, La fotocamera di ZTF scansiona un'ampia fascia del cielo del nord, scoprire oggetti ed eventi che variano di luminosità nel tempo, collettivamente denominati transitori. Gli obiettivi dell'indagine includeranno supernovae esplosive, buchi neri affamati, e lanciando asteroidi e comete.
"L'indagine ZTF sarà trasformativa per lo studio dei buchi neri supermassicci che si nutrono di stelle nei centri delle galassie, " disse Suvi Gezari, un assistente professore di astronomia all'UMD e un membro del Joint Space-Science Institute la cui ricerca si concentra sull'astronomia nel dominio del tempo. "La tempistica di questi eventi, noti come eventi di interruzione delle maree, può essere utilizzato per vincolare la massa e lo spin dei buchi neri. I dati di ZTF possono anche offrire un raro, uno sguardo in tempo reale sulla formazione di un disco di accrescimento, e forse di getti relativistici, attorno a un buco nero supermassiccio".
Dal 2009 al 2017, Il predecessore di ZTF, la Palomar Transient Factory (PTF), catturato il lampeggiare e il bagliore di oggetti transitori nel cielo. Il progetto ha sfruttato i tre telescopi dell'Osservatorio Palomar:il telescopio automatizzato Samuel Oschin da 48 pollici, il telescopio automatizzato da 60 pollici e il telescopio Hale da 200 pollici.
Durante i sondaggi di PTF, il telescopio Oschin ha agito come motore di scoperta, poi il telescopio da 60 pollici ha seguito gli obiettivi, raccogliere informazioni sulla propria identità. Da li, gli astronomi hanno utilizzato il telescopio Hale, il W.M. Osservatorio Keck alle Hawaii, o il Discovery Channel Telescope in Arizona per ingrandire i vari fenomeni cosmici che animano i nostri cieli notturni.
Il sondaggio ZTF è il potente sequel di PTF. Prende il nome dal primo astrofisico del Caltech, Fritz Zwicky, che ha scoperto 120 supernovae nella sua vita. Installato di recente al telescopio Oschin, La nuova telecamera di rilevamento di ZTF può riprendere sette volte più cielo in una singola immagine rispetto al suo predecessore. Alla massima risoluzione, ogni immagine della telecamera ZTF è 24, 000 entro 24, 000 pixel, così grandi che le immagini sono difficili da visualizzare sullo schermo di un normale computer.
Inoltre, L'elettronica aggiornata di ZTF e i sistemi di azionamento del telescopio consentono alla fotocamera di scattare più del doppio delle esposizioni ogni notte. Gli astronomi non solo saranno in grado di scoprire più oggetti transitori, saranno anche in grado di catturare caratteristiche più effimere che appaiono e svaniscono rapidamente.
L'immagine della 'prima luce' di ZTF è mostrata qui (riquadro) all'interno della costellazione di Orione. La nebulosa di Orione può essere vista all'interno dell'immagine ZTF. Ogni immagine ZTF copre un'area di cielo equivalente a 247 lune piene. Immagini così grandi consentiranno alla fotocamera di scansionare rapidamente il cielo per scoprire oggetti che si muovono o cambiano di luminosità, come asteroidi e supernove, anche se raro e di breve durata. Credito:Osservatori ottici Caltech
"C'è molta attività nei nostri cieli notturni, " disse Shrinivas (Shri) Kulkarni, il ricercatore principale per ZTF e il professore di astronomia e scienze planetarie George Ellery Hale al Caltech. "Infatti, ogni secondo, da qualche parte nell'universo, c'è una supernova che sta esplodendo. Certo, non possiamo vederli tutti, ma con ZTF vedremo fino a decine di migliaia di transitori esplosivi ogni anno nei tre anni di vita del progetto".
Le immagini da ZTF verranno regolate, puliti e calibrati presso IPAC, Astronomia e data center di Caltech. Il software cercherà nel flusso di dati ZTF le sorgenti luminose, in particolare quelle che cambiano o si spostano. Questi dati saranno resi pubblici all'intera comunità astronomica sia per la ricerca che per l'istruzione.
"I dati di ZTF rappresentano una grande opportunità per gli studenti qui a UMD, perché i grandi programmi di indagine come ZTF giocheranno un ruolo importante nel futuro dell'astronomia, " ha detto Melissa Hayes-Gehrke, un docente principale e direttore universitario di astronomia presso UMD. Hayes-Gehrke ha guidato gli sforzi per sviluppare materiali didattici che utilizzano i dati di PTF e ZTF. "È fantastico avere studenti al piano terra. Gli astronomi estrarranno questi dati per gli anni a venire, quindi questo è un passo importante per aiutare a preparare gli studenti a una carriera nella ricerca."
La nuova immagine della prima luce di ZTF è un assaggio di ciò che verrà. Mostra la grande scala delle immagini ed evidenzia la turbolenta nebulosa di formazione stellare nota come Orione.
Gli astronomi sono entusiasti delle scoperte inaspettate che ZTF probabilmente produrrà. Una delle più grandi scoperte del PTF è arrivata nel 2011 quando ha catturato una supernova, denominato PTF11kly, poche ore dopo l'esplosione. L'indagine ZTF amplierà ulteriormente la conoscenza degli astronomi su una miriade di oggetti cosmici, comprese le giovani supernove, pianeti intorno a giovani stelle, sistemi stellari binari esotici e comete e asteroidi vicini alla Terra.
"Sono molto eccitato per il potenziale di ZTF di catturare interessanti esplosioni di comete. Sappiamo che accadono, non sappiamo quante volte. Molti vengono catturati da astronomi dilettanti, " ha detto Dennis Bodewits, uno scienziato ricercatore associato di astronomia presso l'UMD specializzato nella ricerca sulle comete. "Questo cambierà con ZTF, che raccoglierà da 30 a 50 comete ogni volta che scansiona l'intero cielo. Le comete si trovano in tutto il cielo, quindi siamo interessati a vederne il maggior numero possibile, nel modo più dettagliato possibile".
L'indagine ZTF contribuirà anche al fiorente campo dell'astrofisica multi-messaggero. Detto ampiamente, questa è la ricerca di controparti ottiche per eventi transitori estremi osservati con altri strumenti che rilevano segnali diversi, o messaggeri. Gli esempi includono eventi di onde gravitazionali osservati dal Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) e dal rivelatore Virgo; eventi di neutrini osservati dall'Osservatorio dei neutrini del Polo Sud IceCube; e lampi di raggi gamma visti dal Fermi Gamma-ray Space Telescope della NASA e dalla Swift Gamma-ray Burst Mission.
"Ciò che mi entusiasma di più di ZTF è l'enorme campo visivo che aprirà per collegare i transitori ottici con eventi estremi, " ha detto Julie McEnery, Scienziato del progetto Fermi presso il Goddard Space Flight Center della NASA, professore associato aggiunto di fisica all'UMD e co-direttore del Joint Space-Science Institute. "Per futuri eventi di onde gravitazionali da LIGO e Virgo, ci verrà data una regione molto vasta del cielo da cercare. Anche gli eventi di neutrini e i lampi di raggi gamma non sono ben localizzati. L'indagine ZTF ci consentirà di collegare l'universo ottico a tutti e tre questi fenomeni estremi".
L'inizio della fase di indagine scientifica di ZTF è previsto per febbraio 2018. Il progetto sarà completato entro la fine del 2020. In futuro, rilievi ancora più grandi si baseranno sulle rapide scansioni del cielo di ZTF, come il prossimo Large Synoptic Survey Telescope (LSST), dovrebbe essere operativo nel 2023.
