2. Relazione sul funzionamento del telescopio e della strumentazione

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1 RELAZIONE SULLA VISITA ALL'OSSERVATORIO 27/28 GIUGNO 2008 Raffaele Gratton INAF Osservatorio Astronomico di Padova Flavio Fusi Pecci INAF Osservatorio Astronomico di Bologna Data: 30/6/ Scopo del Documento Questo documento contiene un breve esame della situazione del Telescopio TT1 da parte dei membri di nomina INAF del CdA (Dr Raffaele Gratton e Dr Flavio Fusi Pecci), e una serie di raccomandazioni. Il nostro esame e' basato su: la documentazione fornita dal Direttore Scientifico della Sede (Ing Dario Mancini) alle riunioni del CdA, complementata da informazioni e scritti passati direttamente al Dr Gratton tre visite del Dr Gratton (14 15 aprile; 16 maggio 2008; giugno 2008). Durante la prima e l'ultima di queste visite il Dr Gratton ha seguito il lavoro notturno al telescopio. In seguito alla prima visita, il dr Gratton ha preparato una relazione (nel seguito REL1) nella quale venivano rilevate una serie di carenze, e fatte raccomandazioni sulle attivita' da svolgere per una piena funzionalita' scientifica della sede (vedere allegato 1). Seguendo in parte la schedula originaria, ma tendo anche conto di quanto rilevato in DOC1, Mancini e il gruppo tecnico del TT1 hanno predisposto una serie di azioni, che sono state discusse con il Dr Gratton durante la visita in occasione del CdA del 16/5/2008, e quindi attuate. La visita del 27/28 giugno ha permesso un approfondito riesame della situazione aggiornata, che e' esposta nel presente documento. 2. Relazione sul funzionamento del telescopio e della strumentazione 2.1 Impegno personale Nelle conclusioni di REL1 si raccomandava le 5 6 persone che al momento lavoravano sul TT1 lo facessero a tempo pieno. Questo e' effettivamente quanto e' accaduto, con modalita' simili a quelle raccomandate; inoltre, e' stato coinvolto part time nel lavoro anche Gennaro Cretella. L'impegno dell'oac ha come descritto piu' sotto dato i suoi frutti, permettendo di rendere molto piu' stabile ed efficiente l'uso del telescopio. Si raccomanda di proseguire il lavoro a questo ritmo fino almeno all'1 agosto, per raggiungere gli ultimi obiettivi ancora necessari per realizzare la piena funzionalita' scientifica del TT Telescopio Allineamento Il gruppo tecnico del TT1 aveva notato come l'allineamento del telescopio, pur permettendo di ottenere immagini di discreta qualita'

2 (FWHM intorno a 1.3 arcsec), presentava un residuo astigmatismo. Nel tentativo di risolvere il problema, si era proceduto a modificare la posizione del secondario, con risultati pero' insoddisfacenti. In REL1 questo risultato negativo veniva attribuito ad una diagnostica non sufficiente, e si suggeriva di riportare TT1 alle condizioni precedenti alle ultime correzioni, in attesa di avere a disposizioni diagnostiche adeguate (Shack Hartmann). Il gruppo del TT1 ha seguito questa indicazione, ed ha inoltre esplorato vie possibili di acquisire la diagnostica adeguata utilizzando TFOSC (vedi sotto). Lo stato attuale e' quindi soddisfacente, anche considerato che il seeing tipico sembra essere tra 1.5 e 2 arcsec; ulteriori miglioramenti vanno rinviati alla disponibilita' di TFOSC Fuoco In REL1 si notava come la procedura di fuoco fosse lenta e macchinosa. Successivamente, si e' lavorato parecchio per rendere la procedura piu' veloce ed affidabile. La procedura attuale, pur non essendo ancora quella che si intende implementare a regime (con una serie di esposizioni sulla stessa immagine, simile a quella disponibile ai telescopi ESO), e' pero' molto piu' veloce e richiede molti meno interventi manuali di quella precedente. Al momento attuale e' possibile fare il fuoco in 4 5 minuti. Si stanno inoltre acquisendo dati sia sugli offset con i diversi filtri (per altro molto piccoli), sia sulla variazione con la temperatura (anche questa, ragionevolmente contenuta). Questo dovrebbe permettere in alcuni mesi (necessari per avere l'escusione termina adeguata) di preparare look up table che dovrebbero ulteriormente velocizzare la procedura di fuoco. Si puo' comunque ritenere lo stato attuale soddisfacente e adeguato per essere utilizzato da un visiting observer, se! assistito da un assistente notturno adeguatamente preparato. E' stato inoltre valutato l'overhead richiesto da ogni osservazione. Il tempo risulta essere intorno a 10 minuti qualora sia necessario fare il fuoco e si punti un nuovo oggetto; meno della meta' in caso non sia necessario rifare il fuoco, inferiore a due minuti nel caso non vi sia neanche un nuovo puntamento. In pratica, sembra necessario fare il fuoco non piu' frequentemente di 1 2 volte per notte. Questi overhead possono essere considerati adeguati Tracking: derotazione e pose lunghe Per un uso scientifico adeguato e' necessario poter fare pose lunghe. Sono state fatte prove di esposizioni di alcuni minuti, che mostrano che il tracking del telescopio e' ora molto buono. Per lo piu', pose di alcuni minuti non mostrano immagini allungate (vedi immagine allegata dell'ammasso M15), anche se occasionalmente questo puo' accadere. Questo problema residuo puo' essere eliminato completando la procedura di autoguida, che e' stata gia' sviluppata ma non ottimizzata in cielo. Questa attivita' avverra' nelle prossime settimane, ed e' diventata ora di alta priorita'. L'ottimizzazione richiede un paio di nottate di lavoro al telescopio, e non ci sono motivi di ritenere che mantendo l'impegno attuale il gruppo tecnico del TT1 non sia in grado di completare questo lavoro durante il mese di luglio.

3 2.2.4 Baffling Le immagini ottenute fino ad aprile mostravano background piuttosto elevato. Il gruppo tecnico del TT1 ha individuato la causa nella mancata implementazione di tutti i baffles previsti. Una volta compiuta questa operazione, il livello di background e' sceso notevolmente. Tuttavia, le misure di luminosita' del cielo notturno fatte finora non sembrano adeguate; esse mostrano un livello di background (intorno a 20.5 mag/sec^2) nettamente peggiori di quelle che dovrebbero essere le caratteristiche del sito. Benche' in principio questo potrebbe segnalare la presenza di luce parassita in cupola o un baffling non ancora del tutto adeguato, pare molto piu' verosimile assumere che le misure non siano corrette, perche' fatte in notti non esenti da nubi o veli (questo a causa delle condizioni metereologica prevalenti negli ultimi mesi). Questa misura deve assolutamente essere ripetuta nella prima notte scura e di buona qualita' fotometrica disponibile Software ed allarmi Alcuni piccoli problemi nel software e negli allarmi rilevati in REL1 sono stati risolti. Rimangono ancora alcune cose da sistemare (completamento degli header fits, migliore definizione dei nomi dei files, ad es. per quelli delle procedure di fuoco, ecc.). E' stata preparata una lista delle operazioni da compiere; la forza lavoro disponibile al momento sembra adeguata a portare a termine i compiti proposti entro il mese di luglio Webcams Diverse webcams sono disponibili al TT1: queste permettono di monitorare lo stato del cielo e nella cupola dalla control room, il che aumenta la sicurezza del lavoro e migliora la diagnostica su eventuali problemi nelle osservazioni. Alcune disfunzioni ancora presenti ad aprile, e segnalate in REL1, sono state risolte. Sarebbe opportuno poter controllare in remoto i guadagni, in particolare per la camera che osserva il cielo; la situazione attuale puo' comunque essere considerata soddisfacente Statistica metereologica I dati metereologici vengono ora raccolti ed archiviati in modo sistematico. Tuttavia, non vi e' stato ancora tempo per una analisi. Si raccomanda che una prima analisi sia disponibile al piu' presto, e messa a disposizione dei possibili applicants. Sarebbe opportuno raccogliere in modo sistematico anche i dati sulla FWHM ottenuti dalle misure di fuoco, ed utilizzarli per fare una prima statistica della qualita' delle immagini ottenibili. Questa andrebbe poi confrontata con i seeing monitor (ne sono previsti due), che pero' non sono ancora funzionanti Struttura locale di supporto

4 Diversi problemi che riguardano la logistica e rilevati in REL1 sono stati risolti. In particolare, e' molto importante che sia ora possibile connettersi tramite rete wireless ad Internet. La rete e' abbastanza veloce, e permette sia di ottimizzare on line le osservazioni (ad es. implementando target of opportunities anche abbastanza veloci, tempo di risposta <5 minuti), sia di utilizzare i tempi morti per il lavoro scientifico Manualistica Diversi manuali sono gia' pronti o in fase avanzata di preparazione. Anche la pagina web e' in fase avanzata di preparazione. Se l'impegno del gruppo tecnico TT1 continuera' al livello attuale, e' presumibile che la documentazione sia pronta in tempo per essere utilizzata per rispondere ad una call for proposal bandita a meta' luglio, almeno per quanto riguarda la parte tecnica (per quella data non si potranno invece avere statistiche metereologiche e di seeing adeguate). 2.3 Strumentazione La strumentazione attualmente disponibile consiste nella camera per imaging, equipaggiata con un CCD SITE 2kx2k, pixel 24 micron, thinned e back illuminated. Questa camera fornisce immagini su un campo 13x13 arcmin (con qualche vignetting agli angoli), e un campionamento di 0.39 arcsec/pixel, piu' che adeguato, considerato il seeing tipico. La camera dispone di un set di filtri a banda larga abbastanza completo; non sono invece disponibili filtri a banda intermedia e stretta; in particolare, la mancanza di filtri per Halpha e OIII puo' risultare limitante in diverse appllicazioni. Si sta esaminando la possibilita' di implementare lo spettrografo/riduttore di focale TFOSC, che permetterebbe di avere performances molto interessanti; vedi piu' avanti. 2.4 Funzionamento della camera La camera e' perfettamente funzionante; test adeguati sono stati fatti, permettendo una adeguata caratterizzazione. Le performance della camera sono descritti nei manuali, e possono essere utilizzati dagli utenti per la preparazione delle domande. Benche' non abbiamo visto un Exposure Time Calculator completo (che sarebbe fortemente auspicabile), sono pero' disponibili curve di risposta che dovrebbero permettere un'adeguata preparazione delle osservazioni. Il trasferimento dei dati al computer di analisi (su cui e' possibile ad es. utilizzare IRAF per ridurre ed esaminare le immagini), che presentava diversi problemi segnalati in REL1, e' ora stato molto migliorato, con routines che permettono di ricostruire in modo automatico l'immagine complessiva a partire dai singoli quadranti provenienti dai diversi canali di uscita. La situazione e' ora soddisfacente, ed adeguata per essere utilizzata da un visiting observer. Il problema della formazione di condensa segnalato in REL1 e' stato risolto, utilizzando un flusso continuo di azoto recuperato dallo sfiato del dewar.

5 3. Prospettive per i prossimi mesi Rimane ancora del lavoro da fare prima di poter aprire TT1 ai visiting astronomers; il passo piu' importante e la disponibilita' dell'autoguida. E' importante anche portare a termine l'implementazione della procedura di fuoco, e l'analisi dei dati sul cielo. Ci sono poi una serie di cose minori, sopra segnalate. Sembra del tutto ragionevole pensare che se l'impegno mostrato dall'oac e dal gruppo tecnico del TT1 continuera' nelle modalita' e con l'entusiasmo mostrato negli ultimi mesi, sia possibile avere il telescopio in condizioni adeguate entro la fine del mese di luglio. Un notevole progresso nell'utilizzabilita' scientifica di TT1 richiederebbe pero' la disponibilita' di spettrografi. Nei mesi scorsi, il gruppo tecnico del TT1 ha esaminato due possibilita': il TFOSC e il B&C attualmente a Loiano. 3.1 TFOSC TFOSC permetterebbe un grande salto di qualita' nell'uso del TT1: in Imaging, il campo accessibile passerebbe da 13x13 arcmin (con un campionamento di 0.39 arcsec/pixel) a 22x22 arcmin (con un campionamento di circa 0.7 arcsec/pixel): questo campo sarebbe decisamente interessante per molte applicazioni. Il campionamento sarebbe ancora adeguato per le condizioni di seeing tipiche del Toppo. Inoltre, TFOSC ha un corredo adeguato di filtri sia a banda larga, che intermedia e stretta. in Spettroscopia, sarebbe possibile fare osservazioni sia a risoluzione bassa che intermedia infine, TFOSC potrebbe essere utilizzato per monitorare e migliorare l'allineamento del telescopio, usando una maschera di Shack Hartmann Nel mese scorso, una visita del Dr Michael Andersen ha permesso di verificare lo stato attuale di TFOSC. In apparenza, lo strumento e' in buono stato, salvo per la mancanza di alcune schede spare di elettronica, per 3 grism che si sono deteriorati, e per la mancanza del software di controllo. E' stato preparato un piano di recupero, con una quantificazione dei costi (vedi documento allegato). Per quanto riguarda i grisms, sono in corso test per capire se e' possibile recuperare i prismi, riducendo notevolmente il costo del ripristino della funzionalita'. Per quanto riguarda il software, si sta procedendo ad acquisire copia di quello identico utilizzato a Loiano. Nel complesso, sembra possibile avere lo strumento (senza interfaccia e rivelatore) funzionante con un costo complessivo contenuto entro i 20 keuro. Per quanto riguarda il rivelatore, la soluzione piu' economica e' utilizzare quello ora montato sulla camera. Questo richiede modifiche al dewar, perche' la finestra andrebbe sosituita con la lente di campo di TFOSC; tuttavia, questa soluzione permette di limitare i costi entro qualche keuro. Piu' complessa e' la situazione dell'interfaccia, che ha tre funzioni: attacco meccanico di TFOSC al TT1

6 guida calibrazioni Negli anni scorsi era stato preparato un disegno dell'interfaccia, che andrebbe riesaminato, e di cui andrebbero analizzati i costi. Data l'importanza di un uso scientifico di TFOSC, si raccomanda di proseguire negli sforzi per quantificare in modo preciso i costi della sua implementazione. In particolare, e' molto importante il completamento del progetto dell'interfaccia. 3.2 B&C di Loiano In attesa della disponibilita' di TFOSC (che ragionevolmente richiede almeno un anno) e come soluzione di back up in caso la sua implementazione potesse risultare eccessivamente dispendiosa, si sta considerando la possibilita' di utilizzare il B&C di Loiano, che l'osservatorio di Bologna e' disponibile a prestare a titolo gratuito alla FOAC. Benche' il B&C non offrirebbe le stesse performances di TFOSC, potrebbe comunque permettere delle capacita' spettroscopiche. L'implementazione del B&C presenta due aspetti critici: l'interfacciamento al TT1. Un primo esame da parte del responsabile scientifico del TT1 (Mancini) non mostra particolari difficolta', essendo necessario solo un pezzo di carpenteria la disponibilita' di un rivelatore. Si sta esaminando la possibilita' di usare il Thomson front illuminated utilizzato in passato all'osservatorio di Loiano. Anche qualora il rivelatore non presentasse particolari problemi, si raccomanda di rinviare una decisione sull'implementazione del B&C di Loiano al completamento dell'analisi di TFOSC, e in particolare ad una quantificazione dei fondi, del tempo, e del manpower richiesto. 4. Conclusioni e raccomandazioni Concludiamo questa relazione ringraziando calorosamente lo staff tecnico del TT1 e facendogli i complimenti per i grandi sforzi fatti e i progressi compiuti nel rendere questo telescopio utilizzabile dalla comunita' scientifica, in un contesto per molti motivi non facile. Riteniamo che l'ulteriore sforzo previsto per il mese di luglio dovrebbe permettere di raggiungere uno standard adeguato per l'utilizzazione da parte di visiting observers, e raccomandiamo quindi l'emissione di una call nazionale. Per il momento, suggeriamo di limitare l'offerta del tempo alle due settimane scure intorno alla luna nuova. Osserviamo che questo richiedera' comunque un adeguato supporto tecnico logistico ai visiting observer; poiche' questo meccanismo verra' messo a punto progressivamente, suggeriamo di indicare chiaramente nella call che le osservazioni hanno ancora un margine di rischio piu' elevato rispetto a quello di strumenti a disposizione gia' da molti anni. Tentativamente, suggeriamo la seguente schedula: 15 luglio: emissione della call 15 settembre: scadenza della call

7 1 ottobre: inizio delle osservazioni. Suggeriamo inoltre che per allinearsi con le schedule degli altri telescopi nazionali, venga per il momento assegnato tempo fino al 31 gennaio 2009.