A multi-band radio flux density catalog of ICRF3 sources using the Onsala Twin Telescopes
Questo articolo presenta un catalogo della densità di flusso radio multi-banda per 361 sorgenti ICRF3 derivato da osservazioni dei Twin Telescopes di Onsala, dimostrando che queste misurazioni di serie temporali migliorano significativamente la previsione dei rapporti segnale-rumore geodetici e ottimizzano la pianificazione VGOS tenendo conto della prevalente variabilità del flusso e delle caratteristiche spettrali delle sorgenti.
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Immaginate l'universo come un gigantesco palcoscenico cosmico dove gli attori più drammatici sono i Nuclei Galattici Attivi (AGN). Questi non sono stelle comuni; sono buchi neri supermassicci seduti al centro delle galassie, che si nutrono di gas e sputano potenti getti di energia che attraversano lo spazio quasi alla velocità della luce. Per noi, appaiono come lanterne incredibilmente luminose e intermittenti nella parte dello spettro radio. Ma ecco il colpo di scena: questi fari sono notoriamente inaffidabili. La loro luminosità può cambiare drasticamente, a volte in pochi mesi, come una lampadina che decide di affievolirsi o brillare intensamente senza preavviso.
Perché ci interessa questo sbalzo d'umore cosmico? Perché sono i fari per una scienza molto precisa chiamata geodesia. La geodesia è l'arte di misurare la Terra stessa — capire esattamente dove si trovano i nostri continenti, come il pianeta oscilla mentre ruota e come il suolo si sposta nel tempo. Per fare questo, gli scienziati utilizzano una tecnica chiamata Interferometria a Base Molto Lunga (VLBI). Pensate alla VLBI come a una gigantesca macchina fotografica, grande quanto un pianeta, composta collegando radiotelescopi da tutto il mondo. Per scattare una foto nitida della forma della Terra, questi telescopi devono guardare lo stesso AGN esattamente nello stesso momento. Ma per ottenere un'immagine chiara, i telescopi devono sapere esattamente quanto è luminoso l'AGN proprio in questo momento. Se sbagliano il calcolo, la "macchina fotografica" diventa sfocata e la nostra mappa della Terra diventa confusa. Per anni, gli scienziati hanno avuto un "foglio di trucchi" su quanto fossero luminose queste stelle, ma è stato un po' come usare una vecchia mappa statica per una città che è costantemente in costruzione.
È qui che entra in gioco un team di astronomi svedesi con un approccio fresco e dinamico. Si sono resi conto che la prossima generazione di questi telescopi che misurano la Terra, nota come VGOS, è incredibilmente veloce e sensibile, ma ha bisogno di un aggiornamento in tempo reale sulla luminosità dei suoi bersagli. Per ottenerlo, si sono rivolti ai Doppi Telescopi di Onsala, in Svezia. Invece di usarli come una coppia di occhi che guardano il cielo da due punti diversi (il loro lavoro abituale), li hanno usati come un singolo orecchio radio super-sensibile per ascoltare il "volume" di 361 diversi fari cosmici. Non si sono limitati ad ascoltare una volta sola; hanno monitorato queste sorgenti per diversi anni, controllando la loro luminosità in quattro diversi "colori" radio (frequenze) simultaneamente: 3,2, 5,5, 6,6 e 10,4 GHz.
Ciò che hanno scoperto è un universo in costante movimento. Il team ha scoperto che la stragrande maggioranza di questi fari cosmici è effettivamente capricciosa. La maggior parte di loro cambia la propria luminosità significativamente nel tempo, e molti hanno uno spettro radio "piatto" o "invertito", il che significa che la loro luminosità non cala all'aumentare delle frequenze come ci si potrebbe aspettare da una semplice lampadina. In effetti, solo circa il 6% delle sorgenti studiate aveva uno spettro "ripido" in cui il segnale cala rapidamente. Hanno anche notato che per molte sorgenti il "colore" della loro luce radio (l'indice spettrale) cambia nel tempo, passando da piatto a invertito e viceversa.
La parte più eccitante della loro scoperta è come questo nuovo dato in tempo reale migliori la "macchina fotografica terrestre". Quando i ricercatori hanno utilizzato le loro nuove misurazioni di luminosità aggiornate per prevedere quanto sarebbero stati performanti i telescopi, le previsioni erano molto più nitide rispetto in precedenza. Il vecchio foglio di trucchi spesso sbagliava la luminosità, portando a una cattiva pianificazione del tempo di osservazione. Il nuovo catalogo, invece, ha permesso loro di prevedere la forza del segnale con molta più precisione, specialmente per le sorgenti più imprevedibili e variabili. Sebbene ci sia ancora spazio per migliorare — in particolare per quanto riguarda la presa in conto di come l'atmosfera terrestre e la specifica forma delle sorgenti radio influenzino il segnale — questo lavoro dimostra che tenere d'occhio costantemente questi fari cosmici è essenziale. È la differenza tra cercare di navigare con una mappa dell'anno scorso rispetto all'avere un feed GPS in tempo reale che si aggiorna ogni volta che cambia il traffico. Gli autori intendono continuare questo programma di monitoraggio, aggiungendo più telescopi e sorgenti, garantendo che sia gli astronomi che studiano i buchi neri sia i geodesisti che mappano il nostro pianeta abbiano i dati più accurati e aggiornati possibile.
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