Il NUclear Spectroscopic Telescope ARray (NuSTAR) è stata lanciato nello spazio nel 2012. Progettato dalla NASA, si tratta del primo telescopio a mettere a fuoco i cosiddetti raggi X duri (ovvero fotoni aventi energie superiori ai 10 keV), il che lo rende uno strumento centinaia di volte più efficiente rispetto alle precedenti missioni a queste energie. NuSTAR osserva il cielo tra 3 e 79 keV, ed è pertanto lo strumento ideale per studiare l’Universo energetico in sinergia con telescopi come XMM-Newton, Chandra, INTEGRAL e Swift. NuSTAR viene inoltre utilizzato in combinazione con telescopi non X, quali Fermi, l’Hubble Space Telescope e Spitzer.
Principali obiettivi scientifici di NuSTAR
- Sondare la popolazione di buchi neri supermassicci a tutte le scale e fino a epoche cosmiche moderatamente elevate (z~3).
- Caratterizzare oggetti galattici compatti.
- Studiare la natura di acceleratori cosmici dei jet relativistici nelle galassie più attive.
- Mappare il materiale radioattivo nei resti di supernova per capire i meccanismi di esplosione delle supernove e i processi di nucleosintesi.
INAF-OAS Bologna e NuSTAR
L’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) è direttamente coinvolta nella missione NuSTAR, a cui mette a disposizione la stazione di terra a Malindi (Kenya), il centro di supporto per l’utilizzo del software di analisi dei dati NuSTAR, e l’archiviazione dei dati presso l’ASI Science Data Center (ASDC).
- Scienziati a INAF-OAS Bologna facenti parte del NuSTAR team: Andrea Comastri, Giorgio Lanzuisi, Stefano Marchesi.
- Altre persone presso INAF-OAS coinvolte nell’analisi di dati NuSTAR: Massimo Cappi, Mauro Dadina, Roberto Gilli, Angela Malizia, Manuela Molina.
- Altre persone a Bologna coinvolte nell’analisi di dati NuSTAR: Elena Bertola (Università di Bologna), Marcella Brusa (Università di Bologna), Gabriele Matzeu (Università di Bologna), Francesco Salvestrini (Università di Bologna), Alberto Traina (Università di Bologna), Cristian Vignali (Università di Bologna).
Progetti a guida INAF-OAS Bologna basati su dati NuSTAR
Nuove, più accurate misure del cutoff ad alte energie in spettri di nuclei galattici attivi
I ricercatori bolognesi sono stati coinvolti nella prima misura del cutoff ad alte energie in quasars ad alto redshift, resa possibile dall’uso combinato di NuSTAR e XMM-Newton. Nell’ambito di questo progetto sono state anche caratterizzate le proprietà della componente di riflessione osservata negli spettri di nuclei galattici attivi a energie superiori ai 10 keV.
I nostri ricercatori sono anche parte di un gruppo di lavoro un cui progetto è stato recentemente scelto per una campagna osservativa con NuSTAR (Ciclo 6, 630 ks, PI S.Bianchi): le sorgenti in questo campione avevano già dati XMM-Newton (AO18, 1.6Ms, PI Brusa) che hanno permesso di determinare la presenza di venti da buchi neri supermassicci e sono state selezionate nel progetto SUBWAYS con l’obiettivo di misurare le proprietà spettrali X in 20 galassie di Seyfert e quasar nell’Universo Locale.
Pubblicazioni relative al progetto
- G. Lanzuisi, M. Perna, A. Comastri, M. Cappi, R. Gilli, M. Dadina, M. Brusa, C. Vignali, and collaborators; NuSTAR reveals the extreme properties of the super-Eddington accreting supermassive black hole in PG 1247+267, A&A, 2016, 590, 77
- G. Lanzuisi, R. Gilli, M. Cappi, M. Dadina, M. Bianchi, M. Brusa, G. Chartas, F. Civano, A. Comastri, A. Marinucci, R. Middei, E. Piconcelli, C. Vignali, W.N. Brandt, F. Tombesi, M. Gaspari; NuSTAR Measurement of Coronal Temperature in Two Luminous, High-redshift Quasars, ApJL, 2019, 875, 20
- M. Molina, A. Malizia, L. Bassani, F. Ursini, A. Bazzano, P. Ubertini; Swift/XRT-NuSTAR spectra of type 1 AGN: confirming INTEGRAL results on the high-energy cut-off, MNRAS, 2019, 484, 2735
Una mappatura completa di nuclei galattici attivi molto oscurati nell’Universo Locale
L’elevata area efficace di NuSTAR sopra i 10 keV lo rende lo strumento ideale per caratterizzare nuclei galattici attivi (AGN) molto oscurati, sorgenti dove l’emissione nei raggi X sotto i 10 keV è assorbita dal materiale oscurante che orbita attorno al buco nero supermassiccio. Secondo la teoria, gli AGN molto oscurati formano una parte significativa della popolazione di AGN; osservativamente, però, la maggior parte di questi oggetti rimane nascosta, invisibile per i telescopi ottici. In questo progetto, i nostri ricercatori hanno selezionato potenziali AGN molto oscurati osservati dal telescopio Swift-BAT tra 15 e 150 keV nell’Universo Locale (entro 200 Mpc, o redshift z<0.05), e ne hanno analizzato gli spettri NuSTAR per determinare le proprietà fisiche e geometriche del materiale oscurante.
I risultati di questo progetto e tutti i dati sono pubblicamente consultabili presso la pagina web del Clemson-INAF Compton-thick AGN Project.
Pubblicazioni relative al progetto
- S. Marchesi, M. Ajello, L. Marcotulli, A. Comastri, G. Lanzuisi, C. Vignali; Compton thick AGN in the NuSTAR era, 2018, ApJ, 854, 49
- X. Zhao, S. Marchesi, M. Ajello, L. Marcotulli. G. Cusumano, V. La Parola, C. Vignali; Compton-thick AGN in the NuSTAR Era. II. A Deep NuSTAR and XMM-Newton View of the Candidate Compton-thick AGN in NGC 1358, 2019, ApJ, 870, 60
- S. Marchesi, M. Ajello, X. Zhao, L. Marcotulli, M. Balokovic, M. Brightman, A. Comastri, G. Cusumano, G. Lanzuisi, V. La Parola, A. Segreto, C. Vignali; Compton-thick AGN in the NuSTAR Era. III. A Systematic Study of the Torus Covering Factor, 2019, ApJ, 872, 8
- X. Zhao, S. Marchesi, M. Ajello; Compton-thick AGN in the NuSTAR Era. IV. A Deep NuSTAR and XMM-Newton View of the Candidate Compton-thick AGN in ESO 116-G018, 2019, ApJ, 871, 182
- S. Marchesi, M. Ajello, X. Zhao, A. Comastri, V. La Parola, A. Segreto; Compton-thick AGNs in the NuSTAR Era. V. Joint NuSTAR and XMM-Newton Spectral Analysis of Three “Soft-gamma” Candidate CT-AGNs in the Swift/BAT 100-month Catalog, 2019, ApJ, 882, 162
- X. Zhao, S. Marchesi, M. Ajello, M. Balokovic, T. Fisher; A Broadband X-Ray Study of a Sample of AGNs with [O III] Measured Inclinations, 2020, ApJ, 894, 71