Identification of new sources of Cosmic Rays from the Legacy Survey of Space and Time (LSST) at the Vera Rubin telescope

L’identificazione diretta delle sorgenti di CRs è impossibile perché il trasporto dei CRs è influenzato dai campi magnetici galattici, solari e terrestri. E’ noto però che l’emissione di Hα nei filamenti non radiativi nei SNR è un potente strumento diagnostico di acceleratori di CRs.

Si vuole sfruttare questa nota diagnostica spettroscopica per definire un indicatore fotometrico che permetta di rilevare l’aumento di Hα non termico nelle regioni diffuse intorno a candidati acceleratori di CRs (come Wolf-Rayet (WR), Luminous Blue Variable (LBV), Flare e Chemically Peculiar stars (mCP).

La Legacy Survey of Space and Time (LSST) prossima survey fotometrica della durata di 10 anni, a cui sarà dedicato il telescopio di classe 8 m in corso di realizzazione all’osservatorio Vera Rubin, otterrà immagini fotometriche di miliardi di oggetti in sei colori. Questa survey, che coprirà oltre la metà del cielo e registra anche l’evoluzione temporale delle sorgenti, e permette la cross-correlation con cataloghi multi-wavelength, permetterà di fare grandi passi avanti in questo campo di ricerca.

Il progetto proposto sarà svolto in collaborazione il team LSST e verranno utilizzati gli strumenti software sviluppati dalla Rubin Science Platform di LSST. Il progetto si focalizzerà sull’implementazione e analisi di un indicatore fotometrico che corrisponda ai noti indicatori spettroscopici di sorgenti di CRs e sullo sviluppo di una procedura fotometrica che produca alert di passaggio di CRs sulla base della misura di tale indicatore. Seguirà la caratterizzazione a più lunghezze d’onda delle sorgenti estese selezionate mediante cross correlation con i cataloghi radio e gamma.

Il risultato sarà la mappatura delle sorgenti di CR nella Via Lattea, che permetterà di fare maggiore chiarezza sull’origine e propagazione dei CRs.

The aim of the project is to identify new sources of cosmic rays (CR) by observing the effects of their interaction with nearby diffuse clouds, which can significantly contribute to the total luminosity of cosmic rays on Earth. In fact, although it is believed that most galactic cosmic rays (GCR) are accelerated by the shock waves of the Remnants of Supernova (SNR) expanding into the interstellar medium, recent measurements seem to indicate that other sources of CRS are needed.
The identification of the missing sources would make it possible to shed light on the origin of cosmic rays, a problem always debated and not yet solved.

Direct identification of CRS sources is impossible because transport of CRS is affected by galactic, solar and terrestrial magnetic fields. It is known, however, that the emission of Hα in non-radiative filaments in SNRs is a powerful diagnostic tool of crs accelerators.

This well known spectroscopic diagnostics is intended to be used to the definition of a photometric signature able to point out non-thermal Hα emission in diffuse regions around candidate CR accelerators (such as Wolf-Rayet (WR), Luminous Blue Variable (LBV), Flare and Chemically Peculiar stars (mcp).

The upcoming Legacy Survey of Space and Time (LSST) 10-year photometric survey, to which the 8 m class telescope currently being built at the Vera Rubin Observatory will be dedicated, will obtain photometric images of billions of objects in six colors. This survey, which will cover more than half of the sky and also record the temporal evolution of the sources, and allows cross-correlation with multi-wavelength catalogs, will allow you to make great strides in this field of research.

The proposed project will be carried out in collaboration with the LSST team and the software tools developed by LSST’s Rubin Science Platform will be used. The project will focus on the implementation and analysis of a photometric indicator that corresponds to the known spectroscopic indicators of crs sources and on the development of a photometric procedure that produces a pass alert of crs based on the measurement of this indicator.
The multi-wavelength characterization of the extended sources selected by cross correlation with radio and gamma catalogs will follow. The result will be the mapping of the sources of CR in the Milky Way, which will allow to make more clarity on the origin and propagation of the CRs.