L’attività scientifica dell’OAB copre diversi ambiti dai pianeti alle stelle e galassie, dagli ammassi di galassie alla cosmologia fino allo sviluppo tecnologico di strumentazione astronomica.
La maggior parte dei progetti di ricerca vede la collaborazione con altri istituti sia nazionali che internazionali.

Astrofisica delle alte energie.
I principali oggetti celesti studiati sono stelle di neutroni e buchi neri nella nostra galassia, buchi neri massicci al centro di galassie (AGN), plasma caldo stellare, galassie ed ammassi di galassie.
Per le osservazioni vengono utilizzati satelliti per astrofisica delle alte energie (X e gamma) come XMM-Newton, Chandra, Swift, INTEGRAL, NuSTAR, Astrosat, insieme a dati di archivio di missioni precedenti (BeppoSAX, RossiXTE, ROSAT).
OAB partecipa direttamente alla missione Swift e ha una piccola partecipazione nella missione indiana Astrosat.
Dal punto di vista teorico nel nostro osservatorio si studia il plasma relativistico attorno ai buchi neri (sia di massa stellare in sistemi binari che supermassivi al centro delle galassie attive) e attorno alle stelle di neutroni ed in particolare i getti relativistici ed i Gamma-Ray Burst (GRB). Questo fenomeno è molto probabilmente dovuto al collasso gravitazionale in buchi neri di stelle massicce.

Sviluppo di specchi per applicazioni in astronomia da terra e dallo spazio.
Per quanto riguarda gli specchi radenti per astronomia in raggi X dallo spazio, l’Osservatorio in collaborazione con ASI, la ditta Media Lario di Bosisio Parini e l’Istituto INAF/IASF di Milano ha messo a punto la tecnica di replica di specchi in Nichel utilizzata per la missione ESA XMM, precedentemente utilizzata per la missione Beppo-SAX.
L’ottica del telescopio per raggi X a bordo del satellite NASA Swift, dedicato allo studio dei Gamma Ray Bursts, è stata realizzata sotto la responsabilità dell’Osservatorio con questa tecnologia.
OAB sta inoltre partecipando all’implementazione delle ottiche a pori in Silicio per ATHENA, la futura large mission ESA dedicata all’astronomia in raggi X approvata per il lancio nel 2028.
A questo riguardo OAB sta fornendo a ESA supporto per le attività di design, simulazioni e calibrazioni.
Grazie al supporto di ESA, ASI e INAF si stanno studiando tecniche realizzative - basate sulla formatura a caldo e a freddo di fogli di vetro con spessore pari a una frazione di millimetro e lavorazioni ottiche dirette applicate su substrati monolitici e segmentati - in vista di future missioni come la missione LYNX e (NASA) e NGHXT (JAXA).
Per quanto riguarda l’astronomia in raggi gamma con telescopi Cherenkov da terra, si richiede una grandissima area di raccolta seppure con specchi a risoluzione angolare modesta.
OAB, insieme a Media Lario, ha sviluppato una tecnologia per la realizzazione di specchi di materiale composito (fogli di vetro insieme a una struttura a nido d’ape in alluminio) tramite processo di formatura a freddo.
Con questa tecnologia sono stati già realizzati gli specchi dei telescopi Cherenkov MAGIC I e II e sarà realizzata la maggior parte degli specchi del Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO), inclusi gli specchi dei telescopi ASTRI SST.
Infine l’Osservatorio è impegnato nell’utilizzo di metodi innovativi per la lavorazione ottica di specchi e lenti di grande dimensione tramite bonnet polishing e ion beam figuring con facility all’avanguardia, implementati tramite finanziamenti ad hoc del MIUR per consolidare le tecnologie ottiche in vista di EELT.
Per maggiori informazioni andare alla pagina dedicata del gruppo "Tecnologie avanzate per telescopi spaziali e da terra".

Astronomia extragalattica e cosmologia.
Evoluzione delle galassie: I principali temi trattati sono lo studio dei meccanismi di formazione ed evoluzione delle galassie, la storia del loro accrescimento di massa (in situ o merging) e la conseguente determinazione delle loro caratteristiche morfologiche e la storia della loro formazione stellare in relazione all’ambiente.
Questi studi vengono sviluppati sulla base di dati ed approcci differenti e complementari tra loro: dall’utilizzo delle grandi surveys fotometriche (VIDEO, VEILS) e spettroscopiche (VIPERS, zCOSMOS), a quello di singoli spettri ad alta risoluzione di oggetti a diversi redshift, dall’imaging dallo spazio (HST) che permette la misura di dimensioni e gradienti di colore in galassie ad alto redshift, all’analisi delle relazioni di scala a differenti redshift, fino allo studio delle sorgenti ultra-luminose in X (ULX) strettamente legate a eventi di intensa formazione stellare.
Ammassi di galassie: l’attività di ricerca relativa agli ammassi, oltre che concentrarsi sullo studio dell’evoluzione delle galassie in funzione dell’ambiente e della sua densità, tratta i seguenti temi:
1) studio delle proprietà fisiche del mezzo intracluster di campioni selezionati a diversi z indipendentemente dal mezzo intracluster stesso;
2) ricerca e conferma spettroscopica di ammassi a z>2;
3) studio dell’infall di gruppi sia in termini di proprietà del mezzo intergalattico che in termini di meccanismi di formazione ed evoluzione degli ammassi.
Queste attività di ricerca vanno considerate anche nel contesto delle prossime facilities osservative da terra (LSST, E-ELT, WEAVE) e dallo spazio (JWST, Euclid, Athena) nelle quali alcuni ricercatori di OAB sono coinvolti.

Astronomia ottica.
Ricercatori OAB partecipano al progetto Global Architecture of Planetary Systems (GAPS), avente lo scopo di scoprire e studiare sistemi extrasolari con lo spettrografo HARPS-N al Telescopio Nazionale Galileo.
In questo contesto vengono sfruttate le conoscenze acquisite in asterosismologia nell’analisi delle serie temporali ottenute da missioni spaziali quali CoRoT, Kepler e K2.
Gli studi sugli interni stellari continuano anche grazie al vasto archivio SISMA realizzato e gestito da OAB.

Tecnologia ottica.
Dal punto di vista della tecnologia ottica, all’OAB è attiva una linea di ricerca che mira allo studio di nuovi materiali per applicazioni in ottica con particolare riguardo all’utilizzo in strumentazione astronomica.
In particolare si studiano materiali per olografia, mediante i quali sono stati realizzati sistemi disperdenti montati sui diversi spettrografi di piccole e medie dimensioni.
Sono inoltre studiati materiali fotocromici per la realizzazione elementi olografici riscrivibili (Computer Generated Hologram) che trovano applicazione nella metrologia di sistemi ottici complessi.
Tali ricerche sono finanziate dal progetto europeo OPTICON (Eu FP-7 e H2020) a da diversi progetti industriali finanziati dalla Regione Lombardia.
Il gruppo di tecnologia ottica è inoltre impegnato nel design e studio realizzativi dell’optimeccanica del modulo di ottica adattiva di MAORY e dello spettrometro ad altissima risoluzione HIRES (entrambi strumenti per ELT) e nella realizzazione dello spettrografo SOX per il telescopio NTT dell’ESO a La Silla (Chile).