Euclid: Calibrating distances from surface brightness fluctuations with Early Release Observations of the Fornax cluster
Questo articolo presenta la prima applicazione delle Fluttuazioni della Luminosità Superficiale (SBF) alle Osservazioni Early Release di Euclid, calibrando con successo le misurazioni delle distanze per le galassie nel cluster di Fornax e validando la robustezza del metodo e il suo potenziale per sondare le popolazioni stellari in altri campi, nonostante la mancanza di ottimizzazione per le SBF nella pipeline dei dati.
Autori originali: R. Habas (INAF - Osservatorio Astronomico d'Abruzzo, Via Maggini, 64100, Teramo, Italy), M. Cantiello (INAF - Osservatorio Astronomico d'Abruzzo, Via Maggini, 64100, Teramo, Italy), G. Riccio (INAF - Osservatorio Astronomico d'Abruzzo, Via Maggini, 64100, Teramo, Italy), G. Raimondo (INAF - Osservatorio Astronomico d'Abruzzo, Via Maggini, 64100, Teramo, Italy), N. Hazra (National Centre for Nuclear Research, ul. Pasteura 7, 02-093, Warsaw, Poland, Gran Sasso Science Institute, INAF - Osservatorio Astronomico d'Abruzzo, Via Maggini, 64100, Teramo, Italy), S. Mei (Université Paris Cité, CNRS, Astroparticule et Cosmologie, 75013 Paris, France, CNRS-UCB International Research Laboratory, Centre Pierre Binétruy, IRL2007, CPB-IN2P3, Berkeley, USA), A. Lançon (Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550, 67000 Strasbourg, France), G. D'Ago (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Madingley Road, Cambridge CB3 0HA, UK), R. Scaramella (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy), L. K. Hunt (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Largo E. Fermi 5, 50125, Firenze, Italy), J. -C. Cuillandre (Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM, 91191, Gif-sur-Yvette, France), J. P. Blakeslee (NSF's NOIR, Lab 950 N. Cherry Avenue, Tucson, Arizona 85719, USA, Steward Observatory, University of Arizona, 933 N. Cherry Ave, Tucson, AZ 85750, USA), J. B. Jensen (Utah Valley University, Orem, UT 84058, USA), E. Brocato (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy), D. Carollo (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), P. -A. Duc (Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550, 67000 Strasbourg, France), M. Kluge (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), R. Laureijs (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, PO Box 800, 9700 AV Groningen, The Netherlands), O. Marchal (Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550, 67000 Strasbourg, France), F. R. Marleau (Universität Innsbruck, Institut für Astro- und Teilchenphysik, Technikerstr. 25/8, 6020 Innsbruck, Austria), M. Mirabile (INAF - Osservatorio Astronomico d'Abruzzo, Via Maggini, 64100, Teramo, Italy, Gran Sasso Science Institute), R. F. Peletier (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, PO Box 800, 9700 AV Groningen, The Netherlands), M. Poulain (Space physics and astronomy research unit, University of Oulu, Pentti Kaiteran katu 1, FI-90014 Oulu, Finland), R. Sánchez-Janssen (Isaac Newton Group of Telescopes, Apartado 321, 38700 Santa Cruz de La Palma, Spain), T. Saifollahi (Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550, 67000 Strasbourg, France), M. Schirmer (Max-Planck-Institut für Astronomie, Königstuhl 17, 69117 Heidelberg, Germany), E. Sola (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Madingley Road, Cambridge CB3 0HA, UK), M. Urbano (School of Physics and Astronomy, University of Nottingham, University Park, Nottingham NG7 2RD, UK, Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550, 67000 Strasbourg, France), K. Voggel (Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550, 67000 Strasbourg, France), B. Altieri (ESAC/ESA, Camino Bajo del Castillo, s/n., Urb. Villafranca del Castillo, 28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain), S. Andreon (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy), N. Auricchio (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), C. Baccigalupi (IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe, via Beirut 2, 34151 Trieste, Italy, INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy, INFN, Sezione di Trieste, Via Valerio 2, 34127 Trieste TS, Italy, SISSA, International School for Advanced Studies, Via Bonomea 265, 34136 Trieste TS, Italy), M. Baldi (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna, Via Gobetti 93/2, 40129 Bologna, Italy, INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), A. Balestra (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Via dell'Osservatorio 5, 35122 Padova, Italy), S. Bardelli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), P. Battaglia (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), R. Bender (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany, Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany), A. Biviano (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy, IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe, via Beirut 2, 34151 Trieste, Italy), E. Branchini (Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Via Dodecaneso 33, 16146, Genova, Italy, INFN-Sezione di Genova, Via Dodecaneso 33, 16146, Genova, Italy, INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy), M. Brescia (Department of Physics "E. Pancini", University Federico II, Via Cinthia 6, 80126, Napoli, Italy, INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Via Moiariello 16, 80131 Napoli, Italy), S. Camera (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino, Via P. Giuria 1, 10125 Torino, Italy, INFN-Sezione di Torino, Via P. Giuria 1, 10125 Torino, Italy, INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino, Via Osservatorio 20, 10025 Pino Torinese), V. Capobianco (INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino, Via Osservatorio 20, 10025 Pino Torinese), C. Carbone (INAF-IASF Milano, Via Alfonso Corti 12, 20133 Milano, Italy), V. F. Cardone (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy, INFN-Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro, 2 - c/o Dipartimento di Fisica, Edificio G. Marconi, 00185 Roma, Italy), J. Carretero (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra), S. Casas (Institute for Theoretical Particle Physics and Cosmology, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V), M. Castellano (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy), G. Castignani (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), S. Cavuoti (INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Via Moiariello 16, 80131 Napoli, Italy, INFN section of Naples, Via Cinthia 6, 80126, Napoli, Italy), K. C. Chambers (Institute for Astronomy, University of Hawaii, 2680 Woodlawn Drive, Honolulu, HI 96822, USA), A. Cimatti (Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" - Alma Mater Studiorum Università di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), C. Colodro-Conde (Instituto de Astrofísica de Canarias, E-38205 La Laguna, Tenerife, Spain), G. Congedo (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill, Edinburgh EH9 3HJ, UK), C. J. Conselice (Jodrell Bank Centre for Astrophysics, Department of Physics and Astronomy, University of Manchester, Oxford Road, Manchester M13 9PL, UK), L. Conversi (European Space Agency/ESRIN, Largo Galileo Galilei 1, 00044 Frascati, Roma, Italy, ESAC/ESA, Camino Bajo del Castillo, s/n., Urb. Villafranca del Castillo, 28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain), Y. Copin (Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, F-69100, France), F. Courbin (Institut de Ciències del Cosmos, Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats, Institut de Ciencies de l'Espai), H. M. Courtois (UCB Lyon 1, CNRS/IN2P3, IUF, IP2I Lyon, 4 rue Enrico Fermi, 69622 Villeurbanne, France), M. Cropper (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK), H. Degaudenzi (Department of Astronomy, University of Geneva, ch. d'Ecogia 16, 1290 Versoix, Switzerland), G. De Lucia (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), H. Dole (Université Paris-Saclay, CNRS, Institut d'astrophysique spatiale, 91405, Orsay, France), F. Dubath (Department of Astronomy, University of Geneva, ch. d'Ecogia 16, 1290 Versoix, Switzerland), X. Dupac (ESAC/ESA, Camino Bajo del Castillo, s/n., Urb. Villafranca del Castillo, 28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain), S. Escoffier (Aix-Marseille Université, CNRS/IN2P3, CPPM, Marseille, France), M. Fabricius (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany, Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany), M. Farina (INAF-Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, via del Fosso del Cavaliere, 100, 00100 Roma, Italy), R. Farinelli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), S. Ferriol (Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, F-69100, France), S. Fotopoulou (School of Physics, HH Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Tyndall Avenue, Bristol, BS8 1TL, UK), M. Frailis (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), E. Franceschi (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), M. Fumana (INAF-IASF Milano, Via Alfonso Corti 12, 20133 Milano, Italy), S. Galeotta (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), K. George (University Observatory, LMU Faculty of Physics, Scheinerstr. 1, 81679 Munich, Germany), B. Gillis (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill, Edinburgh EH9 3HJ, UK), C. Giocoli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), P. Gómez-Alvarez (FRACTAL S.L.N.E., calle Tulipán 2, Portal 13 1A, 28231, Las Rozas de Madrid, Spain, ESAC/ESA, Camino Bajo del Castillo, s/n., Urb. Villafranca del Castillo, 28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain), J. Gracia-Carpio (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), A. Grazian (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Via dell'Osservatorio 5, 35122 Padova, Italy), F. Grupp (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany, Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany), S. V. H. Haugan (Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo, P.O. Box 1029 Blindern, 0315 Oslo, Norway), H. Hoekstra (Leiden Observatory, Leiden University, Einsteinweg 55, 2333 CC Leiden, The Netherlands), W. Holmes (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA, 91109, USA), I. M. Hook (Department of Physics, Lancaster University, Lancaster, LA1 4YB, UK), F. Hormuth (Felix Hormuth Engineering, Goethestr. 17, 69181 Leimen, Germany), A. Hornstrup (Technical University of Denmark, Elektrovej 327, 2800 Kgs. Lyngby, Denmark, Cosmic Dawn Center), K. Jahnke (Max-Planck-Institut für Astronomie, Königstuhl 17, 69117 Heidelberg, Germany), M. Jhabvala (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD 20771, USA), B. Joachimi (Department of Physics and Astronomy, University College London, Gower Street, London WC1E 6BT, UK), S. Kermiche (Aix-Marseille Université, CNRS/IN2P3, CPPM, Marseille, France), A. Kiessling (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA, 91109, USA), B. Kubik (Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, F-69100, France), M. Kümmel (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany), M. Kunz (Université de Genève, Département de Physique Théorique and Centre for Astroparticle Physics, 24 quai Ernest-Ansermet, CH-1211 Genève 4, Switzerland), H. Kurki-Suonio (Department of Physics, P.O. Box 64, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland, Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland), A. M. C. Le Brun (Laboratoire d'etude de l'Univers et des phenomenes eXtremes, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS, 92190 Meudon, France), P. B. Lilje (Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo, P.O. Box 1029 Blindern, 0315 Oslo, Norway), V. Lindholm (Department of Physics, P.O. Box 64, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland, Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland), I. Lloro (SKAO, Jodrell Bank, Lower Withington, Macclesfield SK11 9FT, UK), G. Mainetti (Centre de Calcul de l'IN2P3/CNRS, 21 avenue Pierre de Coubertin 69627 Villeurbanne Cedex, France), O. Mansutti (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), O. Marggraf (Universität Bonn, Argelander-Institut für Astronomie, Auf dem Hügel 71, 53121 Bonn, Germany), M. Martinelli (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy, INFN-Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro, 2 - c/o Dipartimento di Fisica, Edificio G. Marconi, 00185 Roma, Italy), N. Martinet (Aix-Marseille Université, CNRS, CNES, LAM, Marseille, France), F. Marulli (Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" - Alma Mater Studiorum Università di Bologna, via Piero Gobetti 93/2, 40129 Bologna, Italy, INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), R. J. Massey (Department of Physics, Institute for Computational Cosmology, Durham University, South Road, Durham, DH1 3LE, UK), E. Medinaceli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), M. Melchior (University of Applied Sciences and Arts of Northwestern Switzerland, School of Engineering, 5210 Windisch, Switzerland), M. Meneghetti (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), E. Merlin (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy), G. Meylan (Institute of Physics, Laboratory of Astrophysics, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne), A. Mora (Telespazio UK S.L. for European Space Agency), M. Moresco (Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" - Alma Mater Studiorum Università di Bologna, via Piero Gobetti 93/2, 40129 Bologna, Italy, INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), L. Moscardini (Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" - Alma Mater Studiorum Università di Bologna, via Piero Gobetti 93/2, 40129 Bologna, Italy, INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), R. Nakajima (Universität Bonn, Argelander-Institut für Astronomie, Auf dem Hügel 71, 53121 Bonn, Germany), C. Neissner (Institut de Física d'Altes Energies, Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra), R. C. Nichol (School of Mathematics and Physics, University of Surrey, Guildford, Surrey, GU2 7XH, UK), S. -M. Niemi (European Space Agency/ESTEC, Keplerlaan 1, 2201 AZ Noordwijk, The Netherlands), J. W. Nightingale (School of Mathematics, Statistics and Physics, Newcastle University, Herschel Building, Newcastle-upon-Tyne, NE1 7RU, UK), C. Padilla (Institut de Física d'Altes Energies), S. Paltani (Department of Astronomy, University of Geneva, ch. d'Ecogia 16, 1290 Versoix, Switzerland), F. Pasian (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), K. Pedersen (DARK, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Jagtvej 155, 2200 Copenhagen, Denmark), W. J. Percival (Waterloo Centre for Astrophysics, University of Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G1, Canada, Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G1, Canada, Perimeter Institute for Theoretical Physics, Waterloo, Ontario N2L 2Y5, Canada), V. Pettorino (European Space Agency/ESTEC, Keplerlaan 1, 2201 AZ Noordwijk, The Netherlands), A. Pezzotta (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy), S. Pires (Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM, 91191, Gif-sur-Yvette, France), G. Polenta (Space Science Data Center, Italian Space Agency, via del Politecnico snc, 00133 Roma, Italy), M. Poncet (Centre National d'Etudes Spatiales -- Centre spatial de Toulouse, 18 avenue Edouard Belin, 31401 Toulouse Cedex 9, France), L. A. Popa (Institute of Space Science, Str. Atomistilor, nr. 409 Măgurele, Ilfov, 077125, Romania), L. Pozzetti (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), F. Raison (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), R. Rebolo (Instituto de Astrofísica de Canarias, E-38205 La Laguna, Tenerife, Spain, Consejo Superior de Investigaciones Cientificas, Calle Serrano 117, 28006 Madrid, Spain, Universidad de La Laguna, Dpto. Astrofí sica, E-38206 La Laguna, Tenerife, Spain), A. Renzi (Dipartimento di Fisica e Astronomia "G. Galilei", Università di Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy, INFN-Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy, INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), J. Rhodes (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA, 91109, USA), G. Riccio (INAF - Osservatorio Astronomico d'Abruzzo, Via Maggini, 64100, Teramo, Italy), E. Romelli (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), M. Roncarelli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), B. Rusholme (Caltech/IPAC, 1200 E. California Blvd., Pasadena, CA 91125, USA), R. Saglia (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), Z. Sakr (Instituto de Física Teórica UAM-CSIC, Campus de Cantoblanco, 28049 Madrid, Spain, Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université St Joseph, Faculty of Sciences, Beirut, Lebanon), D. Sapone (Departamento de Física, FCFM, Universidad de Chile, Blanco Encalada 2008, Santiago, Chile), B. Sartoris (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany, INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), P. Schneider (Universität Bonn, Argelander-Institut für Astronomie, Auf dem Hügel 71, 53121 Bonn, Germany), M. Scodeggio (INAF-IASF Milano, Via Alfonso Corti 12, 20133 Milano, Italy), A. Secroun (Aix-Marseille Université, CNRS/IN2P3, CPPM, Marseille, France), E. Sihvola (Department of Physics and Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland), P. Simon (Universität Bonn, Argelander-Institut für Astronomie, Auf dem Hügel 71, 53121 Bonn, Germany), C. Sirignano (Dipartimento di Fisica e Astronomia "G. Galilei", Università di Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy, INFN-Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy), G. Sirri (INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), L. Stanco (INFN-Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy), P. Tallada-Crespí (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra), A. N. Taylor (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill, Edinburgh EH9 3HJ, UK), H. I. Teplitz (Infrared Processing and Analysis Center, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA), I. Tereno (Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, Edifício C8, Campo Grande, PT1749-016 Lisboa, Portugal, Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, Tapada da Ajuda, 1349-018 Lisboa, Portugal), N. Tessore (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK), S. Toft (Cosmic Dawn Center, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Jagtvej 128, 2200 Copenhagen, Denmark), R. Toledo-Moreo (Universidad Politécnica de Cartagena, Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadoras, Plaza del Hospital 1, 30202 Cartagena, Spain), F. Torradeflot (Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas), I. Tutusaus (Institute of Space Sciences, Institut d'Estudis Espacials de Catalunya, Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie), J. Valiviita (Department of Physics, P.O. Box 64, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland, Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland), T. Vassallo (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy, University Observatory, LMU Faculty of Physics, Scheinerstr. 1, 81679 Munich, Germany), G. Verdoes Kleijn (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, PO Box 800, 9700 AV Groningen, The Netherlands), A. Veropalumbo (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy, INFN-Sezione di Genova, Via Dodecaneso 33, 16146, Genova, Italy, Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Via Dodecaneso 33, 16146, Genova, Italy), Y. Wang (Caltech/IPAC, 1200 E. California Blvd., Pasadena, CA 91125, USA), J. Weller (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), G. Zamorani (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), F. M. Zerbi (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy), I. A. Zinchenko (Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Mönchhofstr. 12-14, 69120 Heidelberg, Germany), E. Zucca (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), M. Sereno (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy)
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Immaginate l'universo come un gigantesco oceano cosmico, e le galassie come isole che galleggiano in esso. Per secoli, gli astronomi hanno cercato di mappare le distanze tra queste isole, ma l'oceano è vasto e buio, il che rende difficile capire quanto un'isola sia lontana dall'altra. Uno dei trucchi più ingegnosi che gli scienziati usano per misurare queste distanze si chiama "Fluctuazioni della Luminosità Superficiale" (SBF). Pensate a una galassia non come a una nuvola luminosa e uniforme, ma come a una folla di miliardi di piccole stelle. Se guardate una galassia da molto lontano, appare come una sfocatura omogenea. Ma se fate uno zoom abbastanza vicino, iniziate a vedere la granulosità della folla: alcuni pixel della vostra fotocamera sono leggermente più luminosi perché, per caso, catturano più stelle rispetto ai loro vicini. Questa "granulosità" è la fluttuazione. La regola chiave è semplice: più una galassia è lontana, più la granulosità appare liscia, perché le singole stelle si fondono insieme. Misurando quanto è "granulosa" la luce, gli astronomi possono calcolare esattamente quanto è lontana la galassia, senza bisogno di sapere quanto velocemente si muove o di cosa sia fatta. Questo metodo è come giudicare la distanza di un concerto lontano dal modo in cui si sentono chiaramente le singole voci della folla rispetto a un ronzio uniforme.
A questo punto, entra in scena la missione Euclid, un potente nuovo telescopio spaziale progettato per scattare le immagini più dettagliate mai viste dell'universo. Gli scienziati sono entusiasti perché Euclid fotograferà miliardi di galassie, offrendo un'opportunità d'oro per usare questo trucco della "granulosità" su scala massiccia. Tuttavia, c'è un intoppo: le telecamere di Euclid sono così nuove e il loro processo di elaborazione dei dati così diverso da quello a cui gli astronomi sono abituati, che nessuno era sicuro se la "granulosità" potesse essere misurata accuratamente con le sue immagini. È come cercare di misurare la trama di un tessuto usando un nuovo tipo di microscopio che nessuno ha mai usato prima per i tessuti. La grande domanda era: possiamo fidarci delle immagini di Euclid per dirci quanto sono lontane le galassie, o la nuova tecnologia rovinerà la misurazione?
Questo articolo è la prima volta in cui gli scienziati hanno provato a usare le prime immagini di Euclid per misurare queste distanze cosmiche. Il team, guidato da R. Habas e M. Cantiello, si è concentrato sull'ammasso di galassie di Fornax, un gruppo di galassie nelle vicinanze che è già ben studiato. Hanno utilizzato un nuovo programma informatico automatizzato che hanno costruito, chiamato "FAST-SBF", per analizzare la granulosità della luce nelle immagini di Euclid. Il loro obiettivo era vedere se i dati del telescopio potessero produrre misurazioni di distanza affidabili e creare un "righello" (una calibrazione) che potesse essere utilizzato per migliaia di altre galassie in futuro.
I risultati sono un "sì" risonante, "ma con alcune piccole riserve". Il team è riuscito a misurare le distanze di 15 galassie nell'ammasso di Fornax e ha scoperto che le loro misurazioni concordavano molto bene con quanto già noto da altri metodi. Hanno poi testato il loro nuovo righello su galassie in altri due luoghi: l'ammasso di Perseo e un gruppo di galassie nane che orbitano attorno a una galassia chiamata NGC 6744. In entrambi i casi, le distanze calcolate erano coerenti con le stime precedenti, suggerendo che i dati di Euclid siano effettivamente abbastanza robusti per questa misurazione complicata.
Tuttavia, l'articolo evidenzia anche che l'elaborazione standard dei dati di Euclid non è perfetta per questo compito specifico. Il modo in cui il telescopio combina le sue immagini può talvolta smussare troppo la "granulosità", rendendo più difficile la misurazione. Gli autori suggeriscono che, sebbene i dati attuali funzionino, i futi processi di elaborazione potrebbero dover essere perfezionati per ottenere i risultati migliori. Hanno anche confrontato le loro scoperte con modelli informatici di come dovrebbero comportarsi le stelle. L'accordo è stato generalmente buono, sebbene ci siano stati alcuni indizi che i modelli potrebbero necessitare di un piccolo affinamento riguardo a una specifica fase della vita di una stella (chiamata fase TP-AGB), che influenza quanto appare luminosa la "granulosità".
In breve, questo articolo dimostra che Euclid è un punto di svolta per la misurazione dell'universo. Dimostra che, anche con un sistema di elaborazione dei dati nuovo e leggermente imperfetto, possiamo già usare le sue immagini per mappare le distanze delle galassie vicine con una precisione sorprendente. È un primo passo di successo che apre la strada a un futuro in cui potremo mappare l'intero universo locale con un dettaglio senza precedenti, trasformando la luce "granulosa" di stelle lontane in una precisa mappa cosmica.
Sintesi Tecnica: Euclid: Calibrazione delle distanze dalle fluttuazioni della luminosità superficiale con le Osservazioni di Rilascio Anticipato del cluster di Fornax
Problema e Contesto
La missione Euclid è destinata a osservare circa 14.000 deg² di cielo, riprendendo miliardi di galassie. Sebbene la copertura spaziale, la risoluzione e la profondità della missione la rendano ideale per mappare la struttura 3D dell'Universo vicino tramite le Fluttuazioni della Luminosità Superficiale (SBF), il metodo richiede una standardizzazione per le bande di passaggio specifiche di Euclid prima che possa iniziare l'applicazione su larga scala. La tecnica SBF misura distanze indipendenti dal redshift analizzando le variazioni di flusso pixel a pixel causate dalla distribuzione statistica delle stelle. Tuttavia, l'ampiezza di queste fluttuazioni dipende dalla popolazione stellare sottostante (età e metallicità), richiedendo una calibrazione della magnitudine assoluta di fluttuazione (MSBF) in funzione del colore. Inoltre, la pipeline standard di riduzione dei dati di Euclid non è ottimizzata per la SBF, in particolare per quanto riguarda i kernel di interpolazione utilizzati per l'accumulo (stacking) delle immagini, che possono introdurre correlazioni che mimano o oscurano il segnale SBF.
Metodologia
Questo studio presenta la prima applicazione della SBF ai dati di Euclid, utilizzando le Osservazioni di Rilascio Anticipato (ERO) del cluster di Fornax. Gli autori hanno impiegato il codice FAST-SBF, uno strumento basato su Python, ampiamente automatizzato, progettato per misurare le ampiezze delle fluttuazioni stellari. La metodologia ha previsto:
- Selezione dei Dati: Il team ha analizzato il cluster di Fornax (utilizzato per la calibrazione), il cluster di Perseus e i candidati satelliti nani attorno a NGC 6744 (utilizzati per i test). Hanno utilizzato le bande IE (visibile) e HE (vicino infrarosso).
- Adattamento della Pipeline: A differenza della pipeline standard di Euclid che utilizza kernel bilineari, la pipeline ERO ha applicato un kernel Lanczos3 per lo stacking delle immagini IE. Questo è stato fondamentale per la SBF poiché minimizza le correlazioni tra i pixel nello spettro di potenza spaziale, preservando l'assunto di rumore indipendente tra i pixel richiesto dalla tecnica.
- Processo di Misurazione:
- Pre-processing: Sottrazione locale del fondo cielo, modellazione della galassia e mascheramento di sorgenti compatte/estese (ammassi globulari, galassie di fondo).
- Analisi dello Spettro di Potenza: L'immagine residua è stata convertita nello spazio di Fourier. L'ampiezza delle fluttuazioni (P0) è stata estratta tramite il fitting dello spettro di potenza radiale mediato azimutalmente (P(k)=P0E(k)+P1) rispetto all'aspettativa della Funzione di Diffusione del Punto (PSF).
- Correzione: I contributi di ammassi globulari non rilevati e galassie di fondo sono stati stimati e sottratti.
- Calibrazione: La magnitudine apparente SBF (mIE) e il colore ((IE−HE)) sono stati misurati nello stesso anello. La magnitudine assoluta (MIE) è stata derivata utilizzando la distanza nota del cluster di Fornax (d=19,3±0,7 Mpc, basata su misurazioni TRGB).
- Validazione: La robustezza dei fit è stata testata variando parametri quali la finestra di fitting, la soglia di mascheramento delle sorgenti (κ) e la dimensione dell'anello. I risultati sono stati inoltre confrontati con i modelli di popolazione stellare semplice (SSP) degli strumenti di Popolazione Stellare (SPoT).
Risultati Chiave
- Fattibilità: Nonostante la pipeline di Euclid non sia ottimizzata per la SBF, gli autori sono riusciti a estrarre misurazioni di distanza robuste. L'uso del kernel Lanczos3 nei dati ERO è stato sufficiente per recuperare ampiezze di fluttuazione affidabili.
- Calibrazione: È stata stabilita una relazione di calibrazione per la magnitudine assoluta SBF nella banda IE per 15 galassie di Fornax (massicce e nane) con misurazioni robuste:
MIE,0=−0,78+0,76x+0,66x2+9,87x3
dove x=(IE−HE)0−0,65. Le galassie massicce hanno seguito strettamente questa relazione (Δm<0,1), mentre le nane hanno mostrato una dispersione maggiore (Δm<0,2), in linea con le aspettative della letteratura. - Verifica della Distanza:
- Cluster di Perseus: Applicando la calibrazione di Fornax a 7 galassie robuste di Perseus, si è ottenuta una distanza di d=69,5−4,4+4,6 Mpc, coerente con l'aggregato della letteratura di 72±3 Mpc. Una galassia è stata identificata come oggetto in primo piano in movimento verso il cluster ad alta velocità, dimostrando la capacità della SBF di distinguere l'appartenenza al cluster indipendentemente dal redshift.
- NGC 6744: Le misurazioni dei satelliti nani attorno a NGC 6744 hanno fornito una distanza di d=9,6−0,4+0,5 Mpc, concordando bene con le misurazioni TRGB (9,39±0,43 Mpc).
- Confronto con la Popolazione Stellare: La relazione misurata MIE vs colore ha mostrato un buon accordo con i modelli SSP di SPoT. I modelli che includono stelle dell'Asymptotic Giant Branch a impulsi termici (TP-AGB) hanno fornito un fit migliore per i dati, particolarmente riguardo alle tendenze di metallicità, sebbene le discrepanze a colori intermedi suggeriscano potenziali variazioni nelle popolazioni TP-AGB attraverso i regimi di massa galattica.
- Limitazioni: L'attuale calibrazione è sensibile alle galassie più blu del campione. Le galassie nane vicino a vicini massicci hanno sofferto di contaminazione, e le nane più piccole/deboli hanno mostrato fit instabili a causa della bassa statistica dei pixel.
Significatività e Rivendicazioni
L'articolo afferma che i dati di Euclid, anche nella loro forma attuale ERO, sono in grado di misurare distanze SBF con una precisione ragionevole, validando il metodo per le future survey su larga scala. Il contributo primario è l'instaurazione di una calibrazione di zero-point di prima generazione per la banda IE, consentendo misurazioni di distanza per migliaia di galassie nei prossimi rilasci della Euclid Wide Survey (EWS).
Gli autori sottolineano che, sebbene l'attuale pipeline standard utilizzi l'interpolazione bilineare (non adatta alla SBF), la strategia ERO che utilizza i kernel Lanczos3 prova il concetto. Essi asseriscono che con i futuri prodotti dati dedicati (ad esempio, dalla funzione di elaborazione MERge) e i campioni più ampi previsti dalla EWS, la SBF diventerà uno strumento potente per:
- Mappare la struttura 3D dell'Universo vicino con un alto potere statistico.
- Sondare le popolazioni stellari sottostanti (età e metallicità) di galassie non risolte confrontando le magnitudini e i colori SBF con i modelli di popolazione stellare.
Lo studio conclude che, sebbene il campione attuale sia limitato e la calibrazione modesta, la tecnica è abbastanza robusta da poter essere espansa significativamente nei futuri rilasci dei dati di Euclid, offrendo potenzialmente un indicatore di distanza unico e indipendente dal redshift per l'Universo locale.
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Scelto da ricercatori di Stanford, Cambridge e dell'Accademia francese delle scienze.
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