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1.58 Million seconds of XMM-Newton time to the SUBWAYS project

ESA’s XMM-Newton telescope will observe for about 18 days a sample of 20 quasars to shed light on the launching mechanisms of ultrafast outflows observed at accretion disc scales around the central supermassive black hole. The project is led by Dr. Marcella Brusa, and this is the first time a project of such size is awarded to an Italian woman.
Artistic view of multiphase AGN-driven winds highlighting the different phases and scales that are involved in the outflow.

Links: https://www.cosmos.esa.int/web/xmm-newton/otac-results-online?p_p_id=48_INSTANCE_P1hSMPaLMd0W&_48_INSTANCE_P1hSMPaLMd0W_iframe_ao=18&_48_INSTANCE_P1hSMPaLMd0W_iframe_p=id

DIFA Authors: Marcella Brusa (settore FIS/05, Astrofisica)

Since its launch, exactly 19 years ago, the projects approved to use the ESA’s XMM-Newton telescope have been thousands, with time requests from few hours to several days. However, the longest programs requesting more than 12 days can be counted on the fingers of three hands. The SUBWAYS project (acronym for “Supermassive Black holes Winds in the X-rays”) approved last week will use XMM-Newton for more than 18 days, to observe  a sample of ~20 quasars in the relatively  close by Universe (z~0.2).

The  aim of SUBWAYS is to provide direct support on QSO feedback models by deriving meaningful constraints on the winds propagating at  sub-relativistic velocity (dubbed “Ultra Fast Outflows”, UFO) on the scales closest to the central super massive black hole.

So far, the characterization of UFOs has been limited to few, individual Quasars, or large samples of  less luminous Active Galactic Nuclei and therefore less representative of the population thought to be the principle responsible of the effects of feedback on the host.  SUBWAYS will guarantee the needed step forward, observing for the first time and for an adequate time the best possible candidates among the sources at the highest luminosity, to investigate the outflow phenomenon with a statistical approach and to study the relation of UFOs with the winds observed at larger scales and in different gas components.

The project, led by Dr. Marcella Brusa of DIFA, is the third ever approved in a single XMM-Newton cycle (the seventh altogether, if proposals approved on more than one cycle are considered), and the first of such size to be awarded to an Italian woman.

The SUBWAYS team includes 46  scientists from 10 countries (Italy, The Netherlands, USA, Mexico, UK, Spain, Poland, Germany, France and Israel), basically all the major experts worldwide in the fields of UFOs and galactic winds, and in general AGN and Quasars physics and evolution, both from the observational and theoretical point of view.

The Italian community is the largest one (25 researchers involved).  Although only two researchers nowadays work at University of Bologna (Marcella Brusa and Cristian Vignali), 21 scientists overall in the team have been formed at UNIBO, either for the Larea studies or their PhD, in the last 30 years.

Il progetto SUBWAYS is aggiudica 1.58 Milioni di secondi di tempo XMM-Newton

Il telescopio a raggi X dell’ESA osservera’ per circa 18 giorni un campione di 20 quasars per fare luce sui meccanismi che danno origine ai fenomeni di venti subrelativistici che si osservano su scale vicine a quelle del Buco Nero centrale. La Dr. Marcella Brusa guiderà il progetto: è la prima volta che un progetto cosi’ ambizioso è a guida di una donna italiana.

In 19 anni di vita (compiuti proprio oggi) i programmi osservativi approvati per utilizzare il telescopio XMM-Newton sono stati migliaia, con richieste da poche ore a svariati giorni. Ma i programmi di più di 1 Ms (circa 12 giorni), si contano sulla dita di 3 mani.

Il programma SUBWAYS (acronimo per “Supermassive Black holes Winds in the X-rays”) appena approvato è uno di questi e utilizzerà XMM-Newton per ben 18.5 giorni, per osservare un campione di circa 20 Quasars nell’Universo relativamente vicino (z~0.2). SUBWAYS ha superato una selezione molto competitiva: infatti, nonostante la sua “veneranda età”, XMM-Newton rimane ancora il fiore all’occhiello delle missioni spaziali ESA, ed attira 7-8 volte piu’ richieste di tempo di quelle approvate.

Lo scopo principale di SUBWAYS è quello di fare luce sulla frequenza e sui meccanismi che generano i venti che viaggiano a velocita’ subrelativistica (denominati “Ultra Fast Outflows”, UFO),  sulle scale più vicine al Buco nero centrale. Finora lo studio degli UFO si è limitato - con poche eccezioni - a un campione di Nuclei Galattici Attivi di bassa luminosità nell'Universo locale. SUBWAYS permetterà di fare il salto di qualità, osservando per un tempo adeguato un numero elevato di sorgenti di più alta luminosità poste a distanze maggiori, ritenute responsabili principali del “feedback” sulle galassie ospiti. SUBWAYS permetterà di indagare per la prima volta il fenomeno con un approccio statistico e di studio di popolazione, e di studiare in dettaglio la relazione degli UFO con i venti che si osservano su piu’ grande scala e in diverse componenti di gas.

Il progetto, guidato dalla Dr. Marcella Brusa del DIFA, e’ il terzo di sempre per tempo approvato in un singolo ciclo osservativo di XMM-Newton (il settimo di sempre, se si considerano anche le proposte approvate su più cicli), ed e’ il primo progetto cosi’ grande a cui guida ci sia una donna italiana. Il team SUBWAYS e’ composto da 46 persone, praticamente tutti i maggiori esperti mondiali nel campo degli UFO, dei venti galattici e in generale di AGN e Quasars, sia dal punto di vista osservativo che modellistico-teorico. La comunità italiana fa la parte del leone (25 ricercatori lavorano in Italia), per il resto il team e’ molto eterogeneo con partecipazione di scienziati di Olanda, USA, Messico, UK, Spagna, Polonia, Germania, Francia e Israele.  Anche se ora solo due ricercatori lavorano all’Universita’ di Bologna (Marcella Brusa e Cristian Vignali), ben 21 scienziati, sparsi per il mondo si sono formati per gli studi di Laurea o per quelli di Dottorato a UNIBO.