Tesi disponibili presso IRA - Bologna - Medicina

L'Istituto di Radioastronomia e' attivo in diversi ambiti di ricerca per tesi di laurea o dottorato. Di seguito vengono descritti i progetti di tesi disponibili al momento.



TESI DI LAUREA

TITOLO: Analysis of strong subsurface echoes measured by the MARSIS radar sounder beneath the Martian South Polar Layered Deposits - Area di Ricerca: Planetary science – Martian geology

DURATA: 10 mesi

TIPO: interpretativo

Referente IRA: Roberto Orosei

Referenti Universitari: Tiziano Maestri (tiziano.maestri@unibo.it)

Descrizione: MARSIS is an orbital sounding radar carried by ESA's Mars Express spacecraft, transmitting a low-frequency radar pulse that is capable of penetrating below the surface, and is reflected by any dielectric discontinuity present in the subsurface. MARSIS has detected echoes down to a depth of 3.7 km over the South Polar Layered Deposits (SPLD) of Mars. In most cases, a strong reflection is seen at a time delay consistent with the expected depth of the contact of the SPLD materials with the substrate. Very strong echoes are detected in areas where the SPLD are almost 4 km thick, and some of such echoes are stronger than surface echoes, in spite of the attenuation that subsurface echoes undergo in crossing the SPLD material. The thesis work will focus on ascertaining the likely causes of strong basal echoes and their interpretation in terms of structure and composition of materials at the base of the SPLD.
Prerequisiti: It is expected that the student will develop new code for the management and analysis of a large quantity of data. The knowledge of the Matlab programming language is strongly recommended. Understanding of the working principles of Ground Penetrating Radar and some background on electromagnetic propagation and scattering problems is required. A working knowledge of the English language is highly recommended.


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TITOLO: Survey su aree di cielo di ampia dimensione. Area di Ricerca: Ambito astronomico

DURATA: >6 mesi

TIPO: sperimentale

Referente IRA: Alessandra Zanichelli, Simona Righini

Referenti Universitari: da definire

Descrizione: Osservazione di vaste aree di cielo a 5 GHz, entro il progetto 6MS (6-cm Medicina Survey), utilizzando la parabola da 32 m di Medicina. A seguire, attività di map-making, source extraction e follow-up, allo scopo di costituire un catalogo che vada a integrare e ad aggiornare il catalogo GB6 (Green Bank 4.85 GHz (lambda ~ 6 cm) catalog), con studio sulla variabilità delle sorgenti.

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TITOLO: Validazione di algoritmi di RFI-detection. Area di Ricerca: Ambito tecnologico/software

DURATA: >6 mesi

TIPO: sperimentale

Referente IRA: Karl-Heinz Mack

Referenti Universitari: da definire

Descrizione: Il sistema di RFI-detection attualmente in sviluppo presso l’Istituto di Radioastronomia dovrà essere integrato nei sistemi di acquisizione in forza ai radiotelescopi italiani, per rendere possibile un effettivo utilizzo degli algoritmi. Le sue prestazioni andranno validate tramite attività osservative, ad esempio tramite l’esecuzione di mappe nel continuo, in parallelo alle quali svolgere l’acquisizione mediante lo spettrometro che effettua la RFI-detection.

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TITOLO: Simulazione ed implementazione su dispositivi FPGA di architetture digitali per correlazione e beamforming di segnali radiostronomici. Area di Ricerca: Ambito tecnologico - Elettronica digitale

DURATA: >8 - 10 mesi

TIPO: sperimentale

Referente IRA: Giovanni Naldi

Referenti Universitari: da definire

Descrizione: L’oggetto di tesi è lo studio, l’analisi con simulazioni e infine lo sviluppo di alcune parti in codice VHDL sintetizzabile dell'architettura di un sistema di acquisizione digitale per la correlazione ed il beamforming dei segnali provenienti da una schiera di antenne utilizzate in campo radioastronomico.
Prerequisiti:

- Conoscenza dei principi di base dell’Elettronica digitale
- Conoscenza dell’ambiente di simulazione MATLAB/Simulink
- Conoscenza del linguaggio VHDL (anche di base).


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TITOLO: Osservazioni astronomiche per la caratterizzazione di un backend analogico di tipo polarimetrico. Area di Ricerca: Ambito astrofisico/tecnologico

DURATA: >6 mesi

TIPO: sperimentale

Referente IRA: Alessandro Orfei

Referenti Universitari: da definire

Descrizione: E’ oggi possibile localizzare un polarimetro, anche con bande larghe fino a 1-1.5 GHz, in una scheda elettronica di piccole dimensioni, integrato insieme alla conversione in frequenza di ciascun ricevitore, il quale può quindi essere ottimizzato nella sua banda massima di lavoro. La disponibilità entro il 2015 di almeno un prototipo di questa nuova generazione di back-end renderebbe possibile una tesi di caratterizzazione sia ‘stand-alone’ che con osservazioni in cielo. Quest’ultima fase potrebbe essere di interesse per una tesi di Laurea in Astronomia, con forte connotazione strumentale.

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TITOLO: Studio della KLT e sua applicazione nel progetto SETI. Area di Ricerca: Ambito software/astrofisico

DURATA: >1 anno

TIPO: sperimentale

Referente IRA: Stelio Montebugnoli, Germano Bianchi

Referenti Universitari: Roberto Davoli (roberto.davoli@unibo.it)

Descrizione: Tale tesi vuole esplorare nel dettaglio le applicazioni scientifiche che possono essere ricavate dalla KLT (Karhunen Loeve transform) ed in particolare si vuole realizzare un software capace di analizzare i segnali ricevuti dai radiotelescopi della Stazione Radioastronomica di Medicina ed estrarre eventuali segnali SETI dal rumore in cui questi possono essere immersi.

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TITOLO: Spettrometro software ad altissima risoluzione su GPU. Area di Ricerca: Ambito tecnologico

DURATA: >1 anno

TIPO: sperimentale

Referente IRA: Stelio Montebugnoli, Germano Bianchi

Referenti Universitari: Roberto Davoli (roberto.davoli@unibo.it)

Descrizione: Con la presente tesi si vuole realizzare uno spettrometro software a banda stretta e ad altissima risoluzione (1Hz) sfruttando le più moderne, potenti e veloci schede di elaborazione grafiche GPU (Graphics Processing Unit).

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TITOLO: Processing e visualizzazione di dati SETI letti da grandi database. Area di Ricerca: Ambito software

DURATA: >1 anno

TIPO: sperimentale

Referente IRA: Stelio Montebugnoli, Germano Bianchi

Referenti Universitari: Roberto Davoli (roberto.davoli@unibo.it)

Descrizione: Il progetto SETI necessita di essere automatizzato il più possibile ed in quest’ottica la seguente tesi vuole realizzare un sistema capace di leggere i dati da un database e analizzarli in maniera automatizzata. Solamente se i segnali analizzati dal sistema avranno le caratteristiche richieste, questo dovrà segnalare l’evento e renderlo visibile ad un operatore.


TESI DI DOTTORATO

TITOLO: The AGN fueling/feedback cycle and its role in galaxy evolution - Gas and stellar kinematics in the cores of radio-loud early-type galaxies. Area di Ricerca: Astronomico

DURATA: 3 years (PhD), but sub-projects can be extracted for Master theses

TIPO: Data reduction and analysis

Referente IRA: Isabella Prandoni

Referenti Universitari: da definire

Descrizione:
Imaging of radio-galaxy cores at mm wavelengths has proven to be challenging with pre-ALMA instrumentation, but this has been possible only for a few objects (e.g. for 3C 31 where the CO is found to be in ordered rotation, Okuda et al. 2005). The only instrument capable of imaging the molecular component on scales that are relevant to the accretion process is ALMA, but very little is yet known about CO in southern RGs. As preparatory work we have selected a complete volume-limited (z<0.03) sample of eleven RGs associated with elliptical galaxies, selected from the Southern Parkes 2.7-GHz survey (Ekers et al. 1989). All are low power, have low accretion rates, and are FRI (Fanaroff & Riley 1974) type RGs. For all RGs we have obtained 12CO(2-1) emission line observations with APEX-1. All galaxies were detected, showing molecular gas masses in the range M(H2) ~107−1010 MSun (Prandoni et al. 2010; Senatore et al. 2014). Our eventual aim is to image the entire sample at high resolution with ALMA in a number of lines to provide a comprehensive study of physical conditions and kinematics of the cold gas. For Cycle 2 we have proposed pilot 12CO(2-1) imaging of a first target (NGC 3557). In addition we have gathered VLT/VIMOS integral-field-unit (IFU) spectroscopy for the entire sample. This suite of data will allow us to directly image the galaxy components (stars, molecular and ionized gas) in the core of RGs. The study of the kinematics of all such components, will allow us to address the role of molecular gas in AGN fueling, and, together with high resolution radio-continuum imaging, get a better understanding of jet-induced feedback on the formation and evolution of ETGs (quenching of star-formation, evidence of gaseous flows, decoupled stellar components, etc.), and ultimately to get a more comprehensive picture of the AGN fueling/feedback cycle. Our sample is indeed appropriately sized for a first study aiming to identify common trends in RGs, by using ATLAS3D as a radio-quiet ETG control sample.
International Context:
This project is carried out in the framework of an international collaboration, involving Oxford University (Martin Bureau and Michele Cappellari), ESO (Robert Laing) and INAF-IRA (Isabella Prandoni, Hans de Ruiter, Paola Parma, Arturo Mignano). The group in Bologna (INAF-IRA) and Robert Laing at ESO (ALMA Instrument Scientist) have long-standing expertise in radio-galaxy studies, and since a few years are carrying on systematic CO observing campaigns of both northern (IRAM 30m) and southern (APEX) low-power radio-galaxy samples. The group in Bologna also includes members of the local ALMA Regional Center, expert in mm-interferometry data reduction. The group led by M. Bureau in Oxford has long-standing expertise in integral field spectroscopy studies, in particular with respect to early type galaxies (see SAURON and ATLAS3D projects). The part of the project related to the study of the radio-continuum emission and molecular gas component will be led by the INAF-IRA/ESO group. The VLT IFU data reduction will also be conducted in Bologna, with occasional visits to Oxford. The Oxford group will supervise the VLT IFU data analysis and interpretation. Funding for traveling can be made available from ESO, Oxford and INAF-IRA.

Datasets already available:
- VIMOS/IFU VLT spectroscopy for the entire RG sample (11 objects)
- CO(2-1) line spectra obtained with APEX for the entire RG sample
- Spitzer spectroscopy for 5 of the 11 RGs in the sample
- HST images for 5 of the 11 RGs in the sample


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TITOLO: The Lockman Hole Project: a Panchromatic Study of the Faint Radio Population down to LOFAR frequencies. Area di Ricerca: Astronomico

DURATA: 3 years (PhD), but sub-projects can be extracted for Master theses

TIPO: Data reduction and analysis

Referente IRA: Isabella Prandoni

Referenti Universitari: da definire

Descrizione:
Scientific Framework:
The somehow unexpected presence of large numbers of AGN-related sources at sub-mJy fluxes has given a new interesting scientific perspective to the study of deep radio fields, since a better understanding of the physical and evolutionary properties of such low/intermediate power AGNs may have important implications on the determination of the black-hole-accretion history of the Universe as derived from radio-selected samples and, more generally, would allow us a better understanding of the triggering mechanisms of AGN radio activity. Of particular interest to this respect is the possibility of assessing whether the AGN component of the sub-mJy population is more related to efficiently accreting systems - like radio-intermediate/quiet quasars - or to systems with very low accretion rates - like e.g. FRI radio galaxies. The latter scenario is supported by the presence of many optically inactive early type galaxies among the sub-mJy radio sources (see e.g. Mignano et al. 2008), whereas the quasar scenario, recently modeled by Jarvis & Rawlings (2004), may be supported by the large number of so-called radio-intermediate quasars found at mJy levels (see e.g. Lacy et al. 2001). In this regard very useful information may come from the study of the radio spectral properties of the faint radio population, since different accreting regimes display different spectral signatures in the radio domain.

Project Description:
The Lockman Hole Project is a wide international collaboration aimed at exploiting the multi-band extensive and deep information available for the Lockman Hole (LH) region to better characterize the physical and evolutionary properties of the various source populations detected in deep radio fields (mainly star-forming galaxies and AGNs).
In this general framework, a multi-frequency study of the LH is ongoing as part of the LOFAR Survey Key-project, aimed at investigating the radio spectral properties of the faint radio population as a function of flux density. In particular we are interested in investigating the spectral flattening seen in deep radio fields, presumably associated to self-absorbed core-dominated AGNs. In this respect particularly interesting is a reliable assessment of the spectral index behaviour of faint sources at frequencies <<1.4 GHz, where self-absorption effects can be more prominent.

For this purpose deep, wide-area observations at various radio-wavelengths were carried out with both Westerbork (at 345 MHz and 1.4 GHz) and LOFAR (60 and 150 MHz). New deeper LOFAR observations are requested for Cycle 3 (starting in November 2014) at 150 MHz. It is worth noticing that LOFAR allow us, for the first time, to extend the spectral index analysis down to frequencies <<300 MHz, a frequency domain never explored before at mJy and sub-mJy flux densities. The student will be actively involved in the data reduction of the new LOFAR data and/or in the analysis of the ancillary datasets (opt/NIR/MIR/FIR bands), including optical multi-fibre spectroscopy and photometric redshifts. This will allow a panchromatic study of the faint radio population, with particular respect to the AGN component, and a better assessment of its physical and evolutionary properties.
The LOFAR data reduction will be carried out in close collaboration with local experts at ASTRON (The Netherland), and therefore the student is expected to spend part of his/her PhD at ASTRON.

First results of the project can be found in:

- Guglielmino G., Prandoni I., Morganti R., Heald G.,2012, "WSRT and Lofar observations of the Lockman Hole", PoS(RTS2012)022
- Wittham I.H., Riley J.M, Green D.A., Guglielmino G., Jarvis M.J., Morganti R., Prandoni I., Rottgering H., Garrett M., "The faint source population at 15.7 GHz - I. The radio properties", 2013, MNRAS, 409, 2080
- Gereb K., Morganti R., Oosterloo T.A., Guglielmino G., Prandoni I., "The Lockman Hole project: gas and galaxy properties from a stacking experiment", 2013, A&A, 558, 54
- Guglielmino G., G. Prandoni I., Morganti R., et al., 2014, "The Lockman Hole Project: A Multifrequency Study of the Faint Radio Population down to LOFAR bands ", IAUS, 304, 108

For further details please contact Dr. I. Prandoni (prandoni@ira.inaf.it)


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ALtri Progetti: Le attività single-dish che periodicamente coinvolgono la parabola di Medicina includono vari progetti spettroscopici (maser galattici ed extragalattici, righe di ricombinazione, ecc…). Non sono al momento disponibili indicazioni specifiche a riguardo di possibili lavori di tesi in questo ambito; gli studenti interessati sono invitati a contattare i ricercatori dell’IRA, in particolare il Dott. Jan Brand, per ricevere aggiornamenti in proposito.

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