TRE ANNI DI OPERAZIONI AL TELESCOPIO SOLARE DEL TNG

Osservando una stella di nome Sole

Per sfruttare al meglio la tecnica della velocità radiale per l’individuazione di esopianeti è cruciale caratterizzare l’attività magnetica delle stelle. Ma questo è possibile, in dettaglio, per una stella soltanto: la nostra. Un team guidato da Jesus Maldonado dell’Inaf di Palermo ha dunque deciso di mettere il Sole sotto osservazione con due degli “occhi” del Telescopio nazionale Galileo: il telescopio solare di giorno e lo spettrografo Harps-N di notte

Serie temporali delle diagnostiche di attività solare e periodogrammi ottenuti con le osservazioni condotte dal team di Jesus Maldonado

Le stelle presentano un’attività magnetica (risultante dall’interazione tra il proprio campo magnetico stellare e il plasma in fotosfera, cromosfera e corona) che dà vita a una classe di fenomeni – come brillamenti stellari, macchie fotosferiche, faculae e protuberanze – osservati in un’ampia gamma di stelle. Questa attività è studiata analizzando alcuni indicatori spettroscopici prodotti da fenomeni magnetici: le righe H e K del calcio ionizzato una volta (linee Ca II H&K, centrate alle lunghezze d’onda  3969 e 3934 Å), che vengono prodotte in cromosfera e costituiscono uno degli indicatori tipici di attività cromosferica; le righe della serie di Balmer prodotte da transizioni elettroniche dell’atomo di idrogeno, come le righe Hα (6563 Å) e Hβ (4861 Å); e righe di emissione di alcuni elementi come l’elio e il sodio.

Lo studio dell’attività magnetica delle stelle è di grande importanza per due motivi. Innanzi tutto essa rivela informazioni importanti sugli intensi campi magnetici stellari, sulla loro topologia, e su come essi interagiscono con plasma a migliaia o milioni di gradi – condizioni che non possiamo riprodurre nei laboratori sulla Terra. Inoltre, l’attività magnetica stellare produce segnali che devono essere identificati con precisione per la ricerca di esopianeti con la tecnica delle velocità radiali (che consiste nell’osservare le oscillazioni della posizione delle stelle con pianeti dovute all’attrazione gravitazionale tra stella e pianeta, e rivelabili tramite spettroscopia a media e alta risoluzione spettrale grazie all’effetto Doppler). Ad esempio, per identificare il segnale dovuto a una eso-Terra che orbita attorno una stella di piccola massa è necessario discriminare oscillazioni dell’ordine di 10 cm/sec, almeno un ordine di grandezza minore dei segnali prodotti dall’attività magnetica stellare.

Il piccolo telescopio solare installato sulla parete sud della cupola del Tng (a sinistra), e il Tng con Harps-N durante le osservazioni notturne (a destra). Crediti: Alex Glenday

I fenomeni magnetici sono osservati con dettaglio spaziale solo nel Sole. Infatti, a causa della loro distanza da noi, nelle altre stelle osserviamo solamente gli effetti integrati sul disco stellare, senza alcuna informazione su dove essi avvengano. Per sfruttare il Sole come laboratorio per interpretare i fenomeni osservati nelle altre stelle, lo strumento Harps-N, montato al Telescopio nazionale Galileo, osserva l’attività magnetica solare usando sia gli indicatori spettroscopici tipicamente usati per studiare l’attività magnetica stellare, sia quelli usati per identificare gli esopianeti con la tecnica delle velocità radiali.

Queste osservazioni sono state analizzate dal team internazionale guidato dall’astronomo Jesus Maldonado dell’Inaf di Palermo, e i risultati dello studio sono ora stati pubblicati su Astronomy & Astrophysics. Gli autori dimostrano che tutte le diagnostiche di attività magnetica stellare, a eccezione della riga Hσ,  permettono di misurare correttamente il periodo di rotazione del Sole, con misure che variano tra 26.3 e 31.2 giorni. La differenza osservata è legata all’evoluzione e/o alla migrazione delle macchie solari. Gli autori hanno anche studiato le correlazioni esistenti tra le varie diagnostiche di attività con il campo magnetico integrato lungo tutto il disco solare ed il segnale di velocità radiale indotto dall’attività magnetica.

«Comprendere l’attività stellare è cruciale per il rilevamento di pianeti potenzialmente abitabili attorno a stelle di piccola massa», osserva Maldonado. «Il rilevamento dei pianeti simili alla Terra tramite la tecnica della velocità radiale richiede una precisione inferiore alle variazione di velocità radiale indotte dalla presenza di disomogeneità (macchie oscure, faculae calde e plages) nella superficie stellare. A differenza di altre stelle, la superficie solare può essere risolta e si possono ottenere informazione sulla dimensione, il contrasto o la posizione delle disomogeneità della superficie. Il telescopio solare al Telescopio nazionale Galileo è in grado di ottenere delle misure precise della velocità radiale del disco solare usando lo spettrografo Harps-N. L’approccio è osservare il Sole come una stella, permettendoci di correlare direttamente qualsiasi cambiamento delle disomogeneità superficiali con variazioni nella velocità radiale del Sole. Possiamo così capire come l’attività solare (e stellare) produce delle variazioni apparente della velocità radiale. In queste lavoro presentiamo un’analisi dettagliata dei principali indicatori di attività ottica misurati durante i primi tre anni di operazioni del telescopio solare».

Per saperne di più:

  • Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “Temporal evolution and correlations of optical activity indicators measured in Sun-as-a-star observations“, di J. Maldonado, D. F. Phillips, X. Dumusque, A. Collier Cameron, R. D. Haywood, A. F. Lanza, G. Micela, A. Mortier, S. H. Saar, A. Sozzetti, K. Rice, T. Milbourne, M. Cecconi, H. M. Cegla, R. Cosentino, J. Costes, A. Ghedina, M. Gonzalez, J. Guerra, N. Hernández, C.-H. Li, M. Lodi, L. Malavolta, E. Molinari, F. Pepe, G. Piotto, E. Poretti, D. Sasselov, J. San Juan, S. Thompson e S. Udry, C. Watson