Istituto Nazionale di Astrofisica Osservatorio Astronomico di Cagliari (INAF OAC)

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1 Istituto Nazionale di Astrofisica Osservatorio Astronomico di Cagliari (INAF OAC) Indirizzo Str. 54, Località Poggio dei Pini Capoterra (CA) Telefono / 208 Fax / 244 e.mail masterandback@ca.astro.it Rappresentante Legale prof. Nicolò D Amico, Direttore INAF OAC Referente per il Programma dott. Giacomo Mulas Tipologia del soggetto proponente Centro di Ricerca Pubblico Breve Presentazione del Soggetto Proponente Operante in Sardegna L Osservatorio Astronomico di Cagliari (OAC), è una delle 19 Strutture di Ricerca dell Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). L OAC si occupa, per statuto, di ricerca scientifica e tecnologica e di formazione e divulgazione in Astronomia e Astrofisica. Lo staff scientifico di OAC è composto da 19 ricercatori a tempo indeterminato e vari collaboratori con assegno di ricerca o borsa di dottorato. Completano lo staff 24 unità di personale distribuite nei settori tecnico-scientifico, TLC e servizi generali. INAF OAC collabora attivamente con l Università di Cagliari nella formazione, in particolare con i Dipartimenti di Fisica ed Ingegneria, ospitando mediamente 2 studenti di dottorato per anno, oltre a vari borsisti o assegnisti su progetti scientifici di ricerca, sia nel settore tecnologico che nella ricerca di base. Il Direttore INAF OAC è professore Ordinario di Radioastronomia dell Università degli Studi di Cagliari Dipartimento di Fisica. Inizialmente legata alla geodinamica e all astrometria, nell ultimo decennio la ricerca presso INAF OAC ha cominciato gradualmente a inserirsi in tematiche di ricerca moderne. Ricercatori dell OAC sono stati direttamente coinvolti nella realizzazione di strumentazione scientifica tuttora utilizzata presso il Telescopio Nazionale Galileo ( installato nelle isole Canarie, e nel progetto europeo FLAMES ( Presso l OAC esiste ormai da diversi anni una prestigiosa attività di ricerca in Astrofisica del Mezzo Interstellare e di recente si è trasferito a Cagliari un gruppo di ricerca in Astrofisica delle Stelle di Neutroni, formatosi a Bologna e in Australia, che ha subito portato alla ribalta l OAC con una scoperta che in due tappe consecutive ha conquistato la prima pagina di copertina delle prestigiose riviste Nature ( e Science ( e che è stata segnalata dall Istituto americano Thomson-ISI fra i lavori scientifici più citati del 2004 (

2 topics.com/nhp/2005/january-05-nicolodamico.html) e, più recentemente, ha ricevuto il prestigioso premio europeo Descartes. Queste nicchie di eccellenza scientifica si sono sviluppate e vanno consolidandosi grazie ad un costante interscambio di esperienze con prestigiosi Istituti di ricerca internazionali, con i quali da tempo esistono robusti legami scientifici. OAC unisce a questa crescente attività di ricerca di base un impegno tecnologico e manageriale diretto nell ambito della realizzazione e conduzione dei progetti del Sardinia Radio Telescope (SRT) e di CyberSAR. Cofinanziato dalla Regione Autonoma della Sardegna, SRT è un radiotelescopio del diametro di 64m, in via di realizzazione nella piana di Pranu Sanguni (San Basilio), nel Gerrei. Di concezione moderna, versatile, con diverse posizioni focali, e con una copertura di frequenza da 0.3 a 100 GHz, l impianto, disegnato per applicazioni di Radioastronomia, Geodinamica e Scienze Spaziali, costituirà la terza, e più grande, antenna della rete radioastronomica italiana e si configura come una facility internazionale di altissimo profilo. CyberSAR è invece un progetto, nell'ambito del consorzio CosmoLAB, per la costruzione di un supercomputer parallelo distribuito sul territorio. Esso sarà costituito da oltre 500 nodi di supercalcolo dislocati presso i diversi enti soci di CosmoLAB. Questi nodi potranno essere utilizzati come un unica macchina virtuale ad altissime prestazioni, tramite tecnologie GRID unite ad un'infrastruttura di rete dedicata che renderà irrilevanti le distanze fisiche tra i partecipanti. Il nodo OAC consisterà di due clusters di computers basati su architettura x86_64, con numeri che parlano di un totale di circa 400 CPU cores con 20 Terabytes di spazio disco e 512 Gigabyte di memoria RAM fisica aggregati. L evoluzione dei costi dei sistemi di calcolo e lo sviluppo temporale degli acquisti non consentono di fornire cifre esatte, ma solo valori aggregati minimi. Parte di questa potenza di calcolo sarà messa al servizio del progetto SRT e della missione Gaia dell'agenzia Spaziale Europea (la cui preparazione vede coinvolto personale OAC), per la gestione e l'analisi in linea del flusso massiccio di dati che esse genereranno, la parte restante sarà dedicata ai progetti di Astrofisica e Astrochimica computazionale di punta portati avanti dal personale scientifico dell'oac. Sebbene INAF OAC sia da considerarsi una piccola struttura di ricerca, ed esista di fatto ancora una notevole differenza strutturale fra l OAC e gli istituti scientifici dell Italia settentrionale, ci sono tuttavia le premesse per capitalizzare il lavoro intrapreso in questi anni, anche grazie alla futura presenza in Sardegna degli impianti specialistici di SRT e CyberSAR, ed operare una significativa crescita. Questo richiede una serie di interventi strutturali e di alta formazione. L Università di Cagliari ha investito nello sviluppo dell Astrofisica, con l istituzione della cattedra di Radioastronomia e con un sostegno ampio alle iniziative in questo settore. Da un anno è stato attivato un curriculum di Astrofisica nell ambito della Laurea Specialistica in Fisica e attualmente ci sono sette dottorandi che svolgono la tesi di dottorato in Astrofisica e in Radioastronomia, nell ambito di una convenzione fra l Università e l OAC.

3 Principali linee di attività dell'osservatorio Astronomico di Cagliari I campi di ricerca individuati nel piano triennale dell INAF per l Osservatorio Astronomico di Cagliari sono riconducibili a: Ricerca di base: condotta principalmente nei settori dell'astrofisica delle alte energie, del mezzo interstellare e della formazione stellare attraverso l'utilizzo di dati astronomici da terra e dallo spazio, esperimenti di laboratorio e metodi computazionali. Ricerche collegate a progetti specifici: si tratta di progetti scientifici con un forte contenuto tecnologico, alcuni dei quali già ben avviati, articolati su vari anni e mirati ad accrescere significativamente la produttività scientifica. Ciò con particolare riferimento al Sardinia Radio Telescope ed al progetto CyberSAR. Attività scientifiche istituzionali: portate avanti con continuità da molti anni ed in gran parte basate su programmi d'osservazione in situ (Stazione di Telemetria Laser, Laboratorio di Tempo e Frequenza e stazioni fissa e mobile GPS) collegati ad impegni di collaborazione con i Servizi Internazionali o nell'ambito di progetti nazionali o europei. Attività connesse con la didattica: l attività è svolta in stretta collaborazione con l'università, per quel che concerne lo svolgimento di corsi integrativi, di tesi di laurea e di dottorato, e ricerche specifiche per quel che riguarda il problema della didattica dell'astronomia e della formazione degli insegnanti. Attività divulgativa: l OAC svolge anche una intensa attività legata alla divulgazione ed alla diffusione della cultura scientifica, in collaborazione con l Università, gli Istituti scolastici, le Amministrazioni e le Associazioni culturali con un vasto programma di mostre, seminari, conferenze, visite guidate diurne e notturne, manifestazioni pubbliche. Programma di Inserimento Lavorativo Obiettivi Il programma di inserimento lavorativo proposto intende valorizzare le attività di ricerca svolte in collaborazione fra INAF OAC e Il Centre d'etude Spatiale des Rayonnements (CESR) de l'observatoire Midi-Pyrenees (OMP), Laboratorio di ricerca del Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), associato all' Université Paul Sabatier III di Tolosa, con un ranking internazionale nella fascia L'OMP è una federazione di otto differenti laboratori che operano a Tolosa nei campi delle scienze spaziali, della Terra e dell'ambiente. Il CESR in

4 particolare è, assieme al Laboratoire d'astrophysique, uno dei due laboratori di astrofisica dell'omp. L'attività scientifica sviluppata al CESR è incentrata sull'esplorazione dell'universo attraverso missioni spaziali dedicate, con particolare enfasi sull'astronomia infrarossa, submillimetrica e gamma. Il CESR ha partecipato nel corso degli ultimi anni a numerosi progetti in questi campi, vantando posizioni di leadership sui principali programmi spaziali dell'agenzia Spaziale Europea. La metà dei ricercatori che lavora al CESR ha incarichi didattici all'università, con responsabilità diretta sia nei primi anni di formazione fino alla gestione di stage e tesi di dottorato. Attualmente, circa 20 studenti preparano la propria tesi di dottorato al CESR-OMP e un numero comparabile di studenti effettua un percorso di master e tirocino nelle diverse aree scientifiche e tecniche. Il concreto rapporto di collaborazione in essere con CESR-OMP ha prodotto sinora ottimi risultati scientifici, e alcuni componenti di INAF OAC hanno trascorso dei periodi presso la struttura francese come visiting scientist. Questo programma intende consolidare la collaborazione in atto fra i ricercatori del team INAF OAC di Astrochimica e il prestigioso gruppo di ricerca del CESR-OMP, con particolare riferimento all'attività del Departement Universe froid incentrata sull'astrochimica di molecole interstellari complesse. Attività previste Uso di metodi di calcolo di chimica quantistica per la determinazione delle proprietà spettroscopiche di molecole di interesse astrofisico; tali dati costituiranno il punto di partenza per la realizzazione di un database on-line da rendere disponibile alla comunità scientifica; Convalida dei risultati teorici ottenuti nel punto precedente mediante il confronto con i dati di laboratorio ottenuti nell'ambito dell'esperimento PIRENEA (Piège à Ions pour la Recherche et l'etude de Nouvelles Espèces Astrochimiques) ideato e gestito da Christine Joblin, referente al CESR del presente programma; Utilizzo dei dati ottenuti nel punto 1) e convalidati nel punto 2) per la produzione di spettri sintetici, in assorbimento nel visibile e in emissione nell'infarosso, e confronto con le osservazioni astronomiche disponibili. Questa fase costituisce un importante lavoro preparatorio in vista della futura missione spaziale Herschel, il cui lancio è previsto dall'agenzia Spaziale Europea per il Queste attività sono una prosecuzione delle attività svolte da componenti del gruppo di Astrochimica nell ambito di periodi di ricerca svolti in Francia. Risultati attesi Integrazione e ampliamento di un database on-line contenente le proprietà spettroscopiche di una vasta classe di molecole di interesse astrofisico, già patrimonio del gruppo misto italo-francese;

5 1. Lavoro sperimentale nell'ambito della fisica-chimica, di confronto e convalida dei risultati teorici di chimica quantistica. In particolare, ci si attende di poter analizzare le misure di spettroscopia ottica di assorbimento per i dicationi di alcuni idrocarburi policiclici aromatici (PAHs), per delle specie deidrogenate, e per aggregati di carbonio prodotti dalla fotodistruzione di PAHs irraggiati con laser UV. 2. Utilizzo dei risultati conseguiti nelle fasi precedenti per l'applicazione diretta alle osservazioni astronomiche, in particolare attraverso un'attività modellistica della fotofisica delle molecole in regioni interstellari specifiche per cui esistono dati astronomici nel visibile e nell'infrarosso. Piano di Lavoro I punti precedenti possono essere efficacemente portati a compimento nel corso di un biennio, con le attività osservative e teorico modellistiche che impegnano in modo omogeneo ciascuna delle fasi di lavoro descritte in precedenza. Numero di borse per piano: 1 Piano di Inserimento Lavorativo Titolo: Sviluppo di modelli di simulazione di macromolecole organiche di interesse per lo studio dell'astrochimica del mezzo interstellare Obiettivi formativi L'attività di ricerca scientifica proposta nell'ambito del presente programma di inserimento lavorativo si colloca nel settore dell'astrochimica. Questa disciplina studia la componente molecolare dell'universo mediante un approccio multidisciplinare che coniuga osservazioni astronomiche, misure di laboratorio e metodi computazionali. Il progetto si articola in tre fasi principali nelle quali il candidato acquisirà differenti competenze. In una prima fase l'attività di rircerca proposta prevede l'utilizzo di tecniche di calcolo di chimica quantistica per lo studio delle proprietà spettroscopiche di specie molecolari di interesse per l'astrochimica. Successivamente i dati ottenuti saranno utilizzati come punto di partenza per simulazioni computazionali volte alla previsione quantitativa di grandezze fisiche direttamente confrontabili con le osservazioni astronomiche disponibili. Infine, la notevole mole di risultati ottenuti nelle due fasi precedenti verrà resa disponibile alla comunità scientifica mediante la creazione di un database accessibile dall'esterno attraverso un'interfaccia web. Nel suo complesso tale attività costituirà uno strumento di primaria importanza in connessione alla futura missione Herschel dell'agenzia Spaziale Europea, nonchè in relazione ad osservazioni radioastronomiche effettuate col Sardinia Radio Telescope.

6 Obiettivi professionali In termini di inserimento lavorativo, le competenze specifiche acquisite dal candidato nell'ambito del programma proposto consentiranno potenzialmente tre sbocchi principali: a) All'interno dell'organismo promotore dell'accordo, in quanto l'oac è attualmente coinvolto nella realizzazione di diversi progetti per i quali le competenze maturate nel corso del programma potranno essere preziose, in particolare nel quadro del progetto SRT e specificamente nell'ambito dell'attività di ricerca Astrochimica del mezzo interstellare. In secondo luogo all'interno del progetto CyberSAR, attraverso cui il gruppo di astrochimica dell'oac collaborerà a due importanti missioni ESA: Herschel il cui lancio è previsto per la fine del 2007 e Gaia, missione che si prevede parta alla fine del 2011 per concludersi attorno al b) L'expertise maturata dal candidato e la conseguente produzione scientifica nell'ambito di collaborazioni internazionali di alto profilo ne renderanno il curriculum scientifico particolarmente solido e appetibile. Poichè l'attività di ricerca verrà condotta in stretta collaborazione con i Dipartimenti di Fisica e Chimica dell'ateneo Cagliaritano, questo aprirà concretamente la possibilità di un successivo inserimento del candidato all'interno del personale di ricerca dell'università di Cagliari o di di altri istituti di ricerca di eccellenza operanti in Sardegna, come per esempio lo SLACS (Sardinian Laboratory for Computional Sciences). c) Le competenze acquisite dal candidato in particolare nel settore informatico potranno essere facillmente spendibili anche nel settore applicativo, rendendo possibile l'inserimento lavorativo nell'ambito dell'industria informatica. Piano analitico delle attività formative e professionali La fase formativa verterà sul deployment dei vari packages di calcolo che verranno utilizzati sulla piattaforma CyberSAR, includendo le eventuali problematiche di porting e di ottimizzazione correlate alla specifica architettura utilizzata. Il candidato affiancherà, in questo lavoro, senior researchers di provata esperienza nel campo. Conclusa la fase di sviluppo e testing, il candidato porterà avanti la fase di produzione, in cui, nell'ambito di un progetto di ricerca pluriennale, si costruirà un database estensivo di proprietà spettroscopiche di macromolecole organiche di interesse astrofisico. In quest'ambito riveste particolare rilevanza la produzione di spettri simulati direttamente confrontabili con le osservazioni che la missione spaziale Herschel dell'esa renderà disponibili dal 2007, che quindi saranno fondamentali per la loro interpretazione.

7 Requisiti professionali richiesti REQUISITI Titolo di studio richiesto per l accesso alla Dottorato di Ricerca in Fisica o Astronomia selezione Requisiti professionali obbligatori Una o più pubblicazioni su riviste internazionali con referee attestanti la competenza del candidato in fisica molecolare, chimica quantistica e fisica del mezzo interstellare PUNTEGGIO MASSIMO: 40 punti Tesi di dottorato di ricerca attinente al programma scientifico della Borsa Sino a 10 punti di rientro Attività di ricerca svolta all estero presso Università ed Enti di ricerca di argomento attinente al programma scientifico della Borsa di rientro Attività di ricerca, svolta in Italia presso Università ed Enti di ricerca, di argomento attinente al programma scientifico della Borsa di rientro Precedenti esperienze professionali o lavorative attinenti Provata conoscenza di procedure software di fisica computazionale attinenti Colloquio di valutazione delle competenze e attitudini del candidato in relazione al programma proposto Sino a 10 punti Durata del Piano di Inserimento Lavorativo (mesi) 24 mesi