ABSTRACT

Nel progetto ShaRA#11, il team esplora Fornax A (NGC 1316), una spettacolare galassia radio del cielo australe, oggetto di interesse per la fisica delle alte energie e possibile sorgente di raggi cosmici ultra-energetici. L’immagine finale, frutto di oltre 31 ore di posa e complesse tecniche di elaborazione, rappresenta uno dei migliori risultati del team, nonostante numerose difficoltà tecniche e meteorologiche affrontate durante le riprese.

di Adriano Anfuso, Alessandro Ravagnin, Aldo Zanetti e ShaRA Team

Il Target

l’ARTICOLO COMPLETO è riservato agli abbonati alla versione digitale. Per sottoscrivere l’abbonamento Clicca qui. Se sei già abbonato accedi al tuo account dall’Area Riservata

[swpm_protected for=”3″]

Per il Progetto #11, lo sguardo del Team ShaRA si è posato su una delle galassie radio più spettacolari del cielo australe: Fornax A (NGC 1316). Situata a circa 62 milioni di anni luce dalla Terra, Fornax A si distingue per i suoi imponenti segnali radio, che si estendono fino a un milione di anni luce, e per l’intensità del suo nucleo galattico attivo (AGN). Gli studi condotti su questa galassia hanno offerto preziosi spunti sull’astrofisica delle alte energie, analizzando l’interazione tra getti relativistici, campi magnetici e l’ambiente circostante.

NGC 1316 si ritiene essere il risultato di molteplici fusioni galattiche che hanno modellato la sua complessa struttura, arricchendola di gusci e code mareali. Questi elementi sono testimonianze di interazioni con galassie più piccole, un processo che ha alimentato l’AGN centrale, dando origine ai massicci getti relativistici osservabili oggi. Le emissioni radio e X, prodotte dall’interazione tra i getti e il mezzo interstellare circostante, offrono informazioni cruciali sulla distribuzione dell’energia e della materia all’interno della galassia.

Fornax A è una delle rare galassie radio ritenute possibili sorgenti di raggi cosmici ultra-energetici (UHECR). Secondo gli studi di Joshi et al. (2018), l’attività dei suoi getti relativistici e la presenza di intensi campi magnetici nei lobi galattici potrebbero accelerare particelle fino a energie estremamente elevate. Questa caratteristica rende Fornax A un oggetto di grande interesse non solo per la fisica delle particelle, ma anche per la cosmologia, in quanto apre nuove prospettive sul ruolo delle galassie attive nella generazione di UHECR.

La realizzazione dell’immagine finale di Fornax A ha richiesto mesi di lavoro e l’adozione di soluzioni avanzate di processing per superare numerose difficoltà tecniche e meteorologiche. Per riprendere la complessa struttura di code mareali di Fornax A il gruppo ha deciso di utilizzare il favoloso Newton da 50 cm situato in Cile: velocità e qualità delle ottiche, unite all’ampio campo inquadrato dal sensore CCD con pixel da 9 micron erano l’alchimia giusta per dare forma quella che al momento è tra le migliori foto realizzate dal gruppo in più di due anni di attività.

Si è optato per una classica composizione LRGB partendo da una base di più di 31 ore di posa: la scelta di non utilizzare filtri Hα, basata su approfondite ricerche preliminari realizzate con alcune sessione di test col CDK24 remoto di un membro del gruppo e lo studio di alcune ricerche scientifiche, ha permesso al Team ShaRA di ottimizzare i costi e concentrarsi sulle sessioni LRGB per esaltare la struttura di Fornax A. Studi come “Atomic and molecular gas in the merger galaxy NGC 1316” (A&A 376:837-852) e “The Fornax Deep Survey with VST. II” (ApJ 839:21) hanno evidenziato la predominanza di emissioni molecolari (12CO(1-0), 12CO(2-1)) e HI, con l’unica significativa area di HII situata a 36,2 kpc dal nucleo, fuori dal campo dell’immagine. Questi dati hanno confermato la scelta di evitare filtri Hα, focalizzando le risorse sulle regioni più rilevanti.

Il progetto, iniziato a fine agosto, ha incontrato ritardi significativi dovuti a maltempo e guasti tecnici, tra cui il malfunzionamento della scheda di controllo della cupola. Dopo varie ripianificazioni (7 recuperi!), le 14 sessioni di ripresa si sono concluse solo a novembre. Durante la fase di stacking, ulteriori complicazioni sono emerse sotto forma di gradienti costanti in alcune aree del campo visivo, attribuiti a luci parassite all’interno della cupola. Analizzando la posizione del telescopio, si è scoperto che il problema si verificava puntando oltre gli 80° di altezza, quando la parte superiore della cupola interferiva con il campo visivo.

Uno dei principali ostacoli nell’elaborazione è stata la marcata differenza di luminosità tra il nucleo attivo e le strutture esterne della galassia, che ha reso complesso il bilanciamento dell’immagine. La riuscita ottimale ha richiesto un lavoro meticoloso e l’utilizzo di svariate maschere dinamiche sul canale della luminanza a protezione del nucleo della galassia in fase di stretching dell’istogramma, in modo da preservare i dettagli più deboli senza sovraesporre il nucleo. Alcuni membri del team hanno invece scelto di non utilizzare le riprese di luminanza a causa della sovraesposizione del nucleo (saturo nella parte centrale), optando invece per la creazione di una luminanza artificiale ottenuta dalla combinazione dei tre canali RGB tramite l’estrazione della componente CIE L*.

Inoltre, il team ha dovuto far fronte alla presenza di gradienti eccessivi, in particolare nel canale rosso (R), probabilmente causati da variazioni nella qualità del cielo durante le riprese. La loro rimozione è stata effettuata utilizzando algoritmi avanzati di normalizzazione cromatica, tra cui la funzione Multiscale Linear Transform di PixInsight (Target = Chrominance, restore CIE Y) e l’estrazione dinamica del background, combinati con maschere selettive applicate al canale rosso, per uniformare l’immagine ed eliminare le irregolarità senza compromettere i dettagli della struttura galattica.

Un ulteriore problema si è rivelata la presenza di fastidiose bande verticali nei dati, un artefatto comunemente attribuito al rumore elettronico della strumentazione. Nonostante l’impiego di tecniche di dithering durante le acquisizioni, queste bande sono rimaste evidenti, rendendo necessaria un’elaborazione avanzata per attenuarle e preservare la qualità complessiva dell’immagine.

Nonostante tutte le difficoltà, il Team ShaRA è riuscito a elaborare un’immagine di alta qualità, ricca di dettagli (anche grazie allo stacking con l’algoritmo del drizzling 2x) e capace di catturare con precisione la complessità delle strutture di Fornax A. Si tratta non solo un traguardo tecnico, ma anche di un esempio del potere della collaborazione e della determinazione. Lavoro di squadra che per questo progetto si è arricchito del contributo di un partecipante d’eccezione: Luca Fornaciari. La dedizione del team e la prestigiosa new entry hanno permesso non solo di portare a termine sfida ricca di difficoltà ma anche di dar vita ad un nuovo progetto parallelo (che non vi sveliamo ancora!), mantenendo l’entusiasmo e lo spirito collaborativo che caratterizzano ogni impresa del gruppo.

Il percorso lungo e complesso ha permesso al Team ShaRA di consolidare ulteriormente le proprie competenze, dimostrando ancora una volta la forza del lavoro di squadra e la capacità di superare le sfide dell’astrofotografia avanzata.

[/swpm_protected]

L’articolo è pubblicato in COELUM 272 VERSIONE CARTACEA