Otto campagne osservative per WEAVE. L’articolo: “The wide-field, multiplexed, spectroscopic facility WEAVE: Survey design, overview, and simulated implementation” di S. Jin (University of Oxford) pubblicato su MNRAS

Circa tredici anni fa, nel mese di gennaio 2010, si tenne presso l’Isaac Newton Group of telescopes (ING) il meeting “Science with the William Herschel Telescope 2010-2020”. Durante tale incontro si discusse dell’importanza di campagne osservative spettroscopiche a media ed alta risoluzione per ricerche in diversi campi dell’astronomia considerati strategici, dall’astronomia galattica a quella extragalattica. Quasi contemporaneamente, la Comunità Astronomica Europea, attraverso il programma ASTRONET finanziato dalla Commissione Europea, presentò in un documento la necessità di un’infrastruttura per la spettroscopia a media ed alta risoluzione su un telescopio di 2-4 metri, al fine di completare la campagna osservativa condotta dal satellite Gaia, effettuare esperimenti di cosmologia e condurre studi sulla morfologia e la chimica della Via Lattea. Anni dopo, tali raccomandazioni presero forma nel WHT Enhanced Area Velocity Explorer (WEAVE).

 

WEAVE è uno strumento per osservazioni spettroscopiche a grande campo (2 gradi di campo visivo) equipaggiato con un sistema di poco meno di 1000 fibre ottiche, che trasferiscono il segnale a uno spettroscopio in grado di produrre spettri a media risoluzione (R=5000) in due ampie finestre dello spettro ottico (λ=3660-6060 Å per il canale blu, 5790-9590 Å per il canale rosso), e spettri ad alta risoluzione (R=20000) in tre finestre spettrali più strette. Inoltre, WEAVE offre 20 unità di campo integrale (IFUs) con un campo piccolo (11×12 arcosecondi) più uno con un campo largo pari a 1.3×1.5 arcominuti (IFU è l’abbreviazione di Integral Field Unit, uno strumento che genera spettri per ogni pixel di un’immagine). WEAVE ha avuto la sua prima luce nel dicembre 2022 (link) ed è ora pronto per la fase di “science verification”, durante la quale verrà testata la capacità dello strumento nel rispondere alle diverse domande scientifiche alle quali è chiamato a rispondere. Da quel momento, WEAVE inizierà la sua campagna osservativa che si protrarrà per almeno 5 anni, generando 30 milioni di spettri per 10 milioni di oggetti astronomici diversi.

 

Le operazioni di WEAVE saranno suddivise in 8 campagne osservative, coinvolgendo oltre 500 astronomi provenienti da 11 nazioni diverse:

• La campagna “WEAVE Galactic Archaeology” misurerà la metallicità (cioè l’abbondanza di elementi chimici pesanti rispetto all’idrogeno) in circa 3 milioni di stelle che stanno evolvendo dalla sequenza principale e giganti rosse, oltre alle abbondanze chimiche di 1.5 milioni di oggetti raggruppati in quattro programmi diversi.
• La campagna “Stellar, Circumstellar, and Interstellar Physics” osserverà un vasto campione di stelle giovani, stelle di grande massa e formazioni nebulari lungo il piano galattico, al fine di ottenere una visione completa del processo di formazione stellare nella nostra Galassia.
• La campagna “White Dwarfs Survey” osserverà circa 50.000 nane bianche.
• La campagna “WEAVE-Apertif Survey” produrrà spettri a bassa risoluzione per circa 400 galassie e ad alta risoluzione per circa 100 galassie.
• La campagna “WEAVE Galaxy Cluster” si concentrerà sugli ammassi di galassie per studiare le popolazioni stellari, le proprietà del gas ionizzato e la dinamica di gas e stelle delle galassie all’interno degli ammassi.
• La campagna “Stellar Population at Intermediate Redshift Survey” mira a studiare le proprietà e la dinamica delle stelle in circa 25.000 galassie con redshift compreso tra 0.3 e 0.7.
• La campagna “WEAVE-LOFAR Survey” otterrà spettri di circa un milione di sorgenti extragalattiche selezionate in base alla loro attività dalla campagna osservativa LOFAR Two-metre Sky Survey (LoTSS).
• La campagna “WEAVE-QSO” studierà il mezzo intergalattico a redshift z>2.1 attraverso l’osservazione di spettri di circa 40.000 quasar.

L’articolo “The wide-field, multiplexed, spectroscopic facility weave: Survey design, overview, and simulated implementation” di S. Jin (Oxford Astrophysics, Università di Oxford), recentemente pubblicato sulla rivista “The Monthly Notices of the Royal Academic Society”, presenta una descrizione dettagliata di WEAVE e delle otto campagne osservative, la procedura automatica (pipeline) per la riduzione e l’analisi degli spettri, le strategie per l’organizzazione delle osservazioni e il simulatore delle osservazioni usato durant ela lunga fase preparativa. Lo studio è stato firmato anche dall’astrofisico M. G. Guarcello dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, membro della campagna “Stellar, Circumstellar, and Interstellar Physics”.

 

La figura (clicca qui per visualizzare l’immagine interamente) mostra:

• a) il posizionamento delle fibre ottiche nel campo visivo di WEAVE.
• b) Un esempio di osservazioni per la campagna “WEAVE Nearby Clusters”: osservazioni con l’unità di campo integrale (IFU) e con fibre delle galassie nane dell’ammasso di galassie A2152. Esempi di osservazioni non ottenute con WEAVE, che forniscono rispettivamente una mappa di dinamica delle galassie e spettri, sono mostrati rispettivamente nei pannelli in basso ed in alto.
• c) Un esempio di osservazione della campagna “WEAVE-Apertif Survey” della galassia UGC 9837 con l’IFU a campo largo.
• d) La suddivisione del piano galattico nei campi che verranno osservati per la campagna “Stellar, Circumstellar, and Interstellar Physics” a bassa risoluzione (giallo) e ad alta risoluzione (blu).