1. SOGGETTO PROPONENTE

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1 Consorzio 21 Edificio 2 Polaris Programma Master and Back Loc. Piscina Manna PULA 1. SOGGETTO PROPONENTE 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 PRESENTAZIONE DI INAF OAC 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

2 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 ( 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

3 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. 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.

4 2. SOGGETTO OSPITANTE Centre d'etude Spatiale des Rayonnements de l'observatoire Midi-Pyrenees Université Paul Sabatier III (Toulouse - France) Indirizzo: 9, avenue du Colonel Roche - Boite postale Toulouse Cedex 4 Telefono: Fax Rappresentante Legale: Cecile Barat Referente per il Programma: Christine Joblin Tipologia del soggetto proponente: Ente di ricerca - Università PRESENTAZIONE DELL'ISTITUTO OSPITANTE Il Centre d'etude Spatiale des Rayonnements (CESR) de l'observatoire Midi-Pyrenees (OMP) è un 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 Nata nel 1229, l'università di Tolosa é stata una delle prime università europee; attualmente i suoi oltre 2000 docenti hanno in carico circa studenti all'anno ogni anno. 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 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 nei principali programmi spaziali dell'agenzia Spaziale Europea. La metà dei ricercatori che lavora al CESR ha incarichi didattici all'università, con responsabilità diretta dai 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 tirocinio nelle diverse aree scientifiche e tecniche.

5 3) PROGRAMMA DI COLLABORAZIONE Tipologia del Programma di Collaborazione: Sviluppo della Ricerca Scientifica e Tecnologica Formazione del Capitale Umano DESCRIZIONE DEL PROGRAMMA DI COLLABORAZIONE Obiettivi Il programma di collaborazione fra INAF OAC e CESR-OMP 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 1. 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; 2. 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; 3. 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 Risultati attesi 1. Implementazione di un database on-line contenente le proprietà spettroscopiche di una vasta classe di molecole di interesse astrofisico. 2. Lavoro sperimentale nell'ambito della fisica-chimica, di confronto e convalida dei risultati teorici di chimica quantistica, con le misure effettuate con PIRENEA. In particolare, ci si attende di poter effettuare misure di spettroscopia dall'uv all'infrarosso per i dicationi di

6 alcuni idrocarburi policiclici aromatici (PAHs), per delle specie deidrogenate, e per aggregati di carbonio prodotti dall'ablazione laser di campioni di PAHs. 3. 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 portati a compimento nel corso di un anno, con le tre attività che impegnano in modo omogeneo ciascuna delle fasi di lavoro descritte in precedenza. In particolare, si prevede che il candidato spenda i primi due mesi per studiare l'apparato sperimentale PIRENEA ed il suo funzionamento ed a pianificare l'installazione in esso di una sorgente di elettroni freddi. Successivamente, circa quattro mesi di lavoro in laboratorio saranno richiesti per la caratterizzazione spettroscopica di vari carbon clusters e altrettanti per misurarne i rates di ricombinazione elettronica utilizzando la sorgente di elettroni freddi. Gli ultimi due mesi saranno impiegati nell'analisi dei dati e nella loro preparazione per la pubblicazione. Risorse professionali impegnate Il candidato che risultasse positivamente collocato in graduatoria per la partecipazione al periodo di tirocinio presso il CESR, parteciperà all attività operativa del gruppo di ricercatori impegnati nello sviluppo di PIRENEA. Fra il gruppo di Astrochimica operante presso INAF OAC e il gruppo francese vi è un consolidato rapporto di stretta collaborazione, che consentirà di finalizzare il periodo di tirocinio su argomenti che possono trovare un diretto interesse e collegamento con le attività di ricerca svolte di concerto dai due gruppi. Il candidato sarà supportato sia sul lato francese che da parte italiana da senior astronomers, di ampia esperienza internazionale. Risorse finanziarie impegnate L Istituto CESR renderà disponibili le risorse computazionali, sia hardware che software e di laboratorio proprie del gruppo PIRENEA, di cui il candidato utilizzerà i materiali di test. Modalità di formalizzazione del Programma di Collaborazione L accordo di collaborazione fra CESR e INAF OAC è in via di formalizzazione attraverso un Memorandum of Understanding.

7 4) PIANO DEL TIROCINIO Numero di persone destinatarie del programma di tirocinio: 1 (una) Obiettivi formativi. Il candidato, che dovrà avere un adeguata formazione di base sull utilizzo di strumenti computazionali per l'interpretazione di dati di laboratorio e osservazioni astronomiche, svilupperà le proprie competenze nei settori applicativi e teorici. Al termine della fase di tirocinio, il candidato verrà formato alla gestione dei complessi algoritmi di modellazione numerica, finalizzati alla produzione di spettri di sintesi di molecole di interesse astrofisico e loro confronto con dati osservativi ottenuti nelle bande ottica ed infrarossa. In particolare il candidato utilizzera i dati ottenuti dal satellite ISO, disponibili da archivio pubblico. Obiettivi professionali In questo settore l ambito formativo e quello professionale sono strettamente correlati. La capacità di utilizzare dei tools software quali NWChem e Octopus è interessante anche in settori di fisica dello stato solido, con particolare riferimento alle nanostrutture ed alla dinamica molecolare. I packages software citati, che sfruttano tecniche ab initio e TD-DFT, sono utililizzati ampiamente anche nello studio di strutture molecolari organiche complesse di interesse biologico. Analogamente, la competenza acquisita nelle tecniche di laboratorio per la produzione, la selezione, l'intrappolamento in ion traps e la conseguente analisi spettroscopica di molecole isolate può essere preziosa in numerosi ambiti sia di ricerca che applicativi. Piano analitico delle Attività Formative e Professionali La fase formativa si articolerà su due livelli: modellistico-numerica e sperimentale. Relativamente al primo elemento, si approfondirà l utilizzo degli strumenti software (MonteCarlo, ab initio, ecc), finalizzati alla creazione di un atlante online che conterrà le proprietà spettroscopiche di una vasta classe di molecole di interesse astrofisico. Rispetto all attività sperimentale, il tirocinante verrà introdotto alla produzione di spettri di laboratorio per molecole della classe PAHs, per un successivo confronto e convalida dei risultati teorici di chimica quantistica, con le misure effettuate attraverso PIRENEA. Requisiti professionali richiesti Il candidato dovrà possedere una laurea specialistica in Fisica o in Astronomia, sviluppata su argomenti inerenti lo studio delle molecole e/o polveri di interesse astrofisico, attraverso l utilizzo di metodi di chimica quantistica, modelli

8 computazionali o dati osservativi correlati. In sede di valutazione dei candidati verrà utilizzato il seguente schema sinottico di valutazione PUNTEGGIO MASSIMO: 40 punti Titolo di studio richiesto per l accesso alla selezione Laurea specialistica (o V.O.) in Fisica o Astronomia Tesi di laurea attinente al programma scientifico del tirocinio Sino a 13 punti Punteggio attribuito al voto di Laurea : 2 punti 110: 3 punti 110 e lode: 5 punti Attività di ricerca, svolta presso Università ed Enti di ricerca, di argomento Sino a 5 punti attinente al programma scientifico del tirocinio Precedenti esperienze professionali o lavorative attinenti Sino a 5 punti Lavori in extenso su riviste internazionali Sino a 5 punti Provata conoscenza di procedure software di analisi di dati astrofisici Sino a 5 punti Conoscenza della lingua del paese ospitante il tirocinio Sino a 2 punti Curriculum del candidato proposto Redatto secondo il template proposto da RAS, viene allegato alla presente istanza Costi del tirocinio. Il CESR OMP metterà gratuitamente a disposizione del tirocinante le risorse di laboratorio, gli strumenti di calcolo ed una postazione di lavoro. INAF-OAC inserirà il tirocinante nei propri progetti di supercalcolo approvati nell'ambito della convenzione CINECA-INAF, mettendo quindi a sua disposizione le risultanti risorse computazionali. Offrirà anche accesso alle risorse fornite dal progetto CyberSAR, quando queste si renderanno disponibili. Dovranno essere sostenuti i costi relativi alla mobilità, oltre che di vitto e alloggio a Toulouse. Il costo previsto dal CESR, che ha conoscenza dei costi vivi per la permanenza, assommano, per il vitto, l alloggio, l assicurazione obbligatoria per la sede ed i trasporti locali, a circa 1450 per mese. Non vi sono costi di tirocinio, che viene sostenuto da CESR OMP nell ambito dell agreement con INAF OAC Partecipazione finanziaria degli Organismi Proponenti INAF OAC inserirà il tirocinante nei propri programmi di cofinanziamento approvati, al fine di partecipare alle spese di mobilità e partecipazione ai convegni per la presentazione dei risultati della ricerca. CESR OMP coprirà i costi vivi di utilizzo delle risorse locali. Piano di Valorizzazione Professionale del Tirocinante Il candidato potrà essere inserito in uno dei progetti di ricerca direttamente collegati con lo sviluppo di

9 metodiche di calcolo e confronto con dati osservativi. In particolare potrà partecipare al programma di inserimento lavorativo proposto da INAF OAC per il progetto CyberSAR, finanziato con fondi PON per la realizzazione di un centro di eccellenza per l High Performance Computing. All interno di CyberSAR trovano spazio le tematiche di utilizzo HPC per l Astrochimica e per la Radioastronomia. Data di Presentazione delle Candidature per il Tirocinio 13 Luglio 2006 Data di Inizio del Tirocinio Luglio/Agosto 2006 Data di Conclusione del Tirocinio Giugno/luglio 2007 Durata del Tirocinio 12 (dodici) mesi solari.