La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Attività magnetica nell’UV: da IUE a WSO/UV Dr. Isabella Pagano INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania Luce e Radiazione Elettromagnetica • Ciò che comunemente intendiamo con la parola “luce” è la porzione visibile della radiazione elettromagnetica. • La luce è composta di radiazione elettromagnetica il cui colore va dal violetto fino al rosso passando per gli altri colori dell’arcobaleno. • La radiazione ultravioletta ha frequenza maggiore della luce visibile. La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 L’ammasso globulare Omega Centauri fotografato in luce visibile. La maggior parte delle stelle visibili in questa immagine hanno temperatura tra 3000 e 15000 K. La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Fotografia nell’ultravioletto dello stesso ammasso. Sono visibili adesso le stelle più calde, di temperatura circa 60000 K. Catania, 24 Ottobre 2006 Il Sole visibile e il Sole UV Visibile La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Ultravioletto Catania, 24 Ottobre 2006 L’atmosfera esterna delle stelle fredde • Nelle stelle di tipo solare e in quelle più fredde del Sole, l’accoppiamento tra i moti turbolenti del plasma generati dalla convezione - e la rotazione differenziale genera, per effetto dinamo, forti campi magnetici. • Sotto forma di protuberanze questi campi magnetici emergono dalla fotosfera e rilasciano energia che riscalda gli strati più esterni. La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 T, N from Vernazza et al. (1981) ApJS 45, 635 Lo spettro UV fornisce informazioni sulle atmosfere esterne delle stelle fredde Mg X Fe Ne XXI O VIII VI OV O IV UV Continuum C I, Mg II, Si I C IV Si IV C II He I Ly- International Ultraviolet Explorer L’International Ultraviolet Explorer (IUE) è stato una missione spaziale finanziata dalla NASA, dall’ESA e dall’agenzia spaziale britannica. Con questo telescopio di 45cm di diametro è stato possibile osservare il cielo UV per oltre 18 anni, ed ha permesso la produzione di risultati scientifici in numero molto grande rispetto a qualunque altra missione dallo spazio. La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Il cielo UV prima di IUE Copernicus 1972 – 1981 551 oggetti La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Le sorgenti osservate da IUE La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Cromosferere e RT stellari: spettro UV Tipico spettro UV di una stella attiva M1 V CI C II C III AU Mic (dM1e) SW/IUE C IV Ly-alpha OI Si IV He II Si II NV La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Marcello Rodonò e lo studio dell’attività stellare nell’UV • 1979: IUE Proposal ID #MR179, BY Dra Stars • 1980: IUE Proposal ID #MR379, Solar-Type Stellar Activity in By Dra Flare • 1980: IUE Proposal ID #MR381, Collaborative Monitoring of By Dra Type Flare Star Rodonò, M., Romeo, G., & Strazzulla, G. 1980, ESA SP-157, Chromospheric plages on II Pegasi (HD 224085) • 1981: IUE Proposal ID #MR531, Studies of the Quiet and Plage Component of the Active Stars in RS CVN Binary Systems Linsky, J. L., Simon, T., Marstad, N., Rodonò, M., Blanco, C., Catalano, S., Marilli, E., Andrews, A. D., Butler, C. J., & Byrne, P. B. 1981, Bulletin of the American Astronomical Society, Results of an IUE Program of Monitoring the Ultraviolet Emission Line Fluxes of Four Binary Systems Più altri 25 contributi a congresso e altri 4 proposals IUE di cui Rodonò è PI fino al 1986, anno in cui compare il primo lavoro su rivista referata. La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 1979-1986 • Sono anni di intensissima attività osservativa e di un forte intrecciarsi di collaborazioni internazionali attorno all’uso di IUE e di altri telescopi dallo spazio (raggi X) e da Terra (visibile, radio). • Nel 1980 nasce il gruppo “Cool Stars Mafia” Boulder, Armagh, Catania, ……, New York (Stony Brook), Palo Alto, Parigi • Il termine “mafia” è una concessione all’humor dei colleghi americani che sorridono sul fatto d avere un gruppo di siciliani nel Team “Cool Stars Consortium” La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Settembre 1985, Irlanda John Butler, Marcello Rodonò, Jeff Linsky, Brendan Byrne e signora Giugno 1989, Catania Marcello Rodonò, Jeff Linsky, Bernard Foing, Brendan Byrne, Santo Catalano, David Andrews, Gordon Bromage, Giuseppe Cutispoto, James Neff, Ettore Marilli, John Butler, ed Eric Houdebine Fotografie fornite da J. Linsky Riunione del CSM Ottobre 1993, Pennsylvania Fotografia fornita da J.E. Neff La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Dal 1986 il CSM inizia la pubblicazione di una serie di articoli In tutto saranno 20 nella serie Molti lavori saranno pubblicati fuori dalla serie La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Regioni Attive UV e macchie fotosferiche Con osservazioni simultanee fotometriche e spettroscopiche (o ultraviolette) è possibile correlare le varie strutture atmosferiche In analogia con quanto osservato sul Sole anche nelle stelle attive alle regioni fotosferiche con emissione ridotta (macchie) corrispondono regioni dell’alta atmosfera con emissione rinforzata (facole o “plages”) La correlazione non è sempre così chiara come nel caso solare Rodonò et al. 1987, A&A 180, 172 La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Osservazioni multibanda di Ty Pyx Neff, Pagano, Rodonò et al. 1996 A&A 310, 173 Monitoraggio delle righe cromosferiche La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Mappe della cromosfera di AR Lacertae La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Mappe della cromosfera Neff, Walter, Rodonò & Linky 1989, A&A 215, 79 La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Plages: flussi superficiali La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Pagano, Rodonò et al. 2001 A&A 365, 128 Mappe cromosferiche: risultati generali Regioni brillanti anche a grande distanza dalla fotosfera: 0.3-1.3 Rkstar Protuberanze che assorbono la radiazione cromosferica; Materiale a Te~104 K in prossimità del punto Lagrangiano L1; AR Lac K0 IV Mappa Cospazialità tra strutture a diverse temperature. X + La figura G2 di IVMarcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Mappe cromosferiche di HR 1099 Come mostrato dalla fotosfera, la regione polare della stella attiva nel sistema HR 1099 è molto brillante anche nelle righe cromosferiche. Busà, Pagano, Rodonò, Neff, Lanzafame, 1999, A&A 350, 571 La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Le mappe ottenute sono la base di partenza per modelli fisici della cromosfera (talk di Lanzafame) Catania, 24 Ottobre 2006 Flares osservati con IUE La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Modelli delle cromosfere, regioni di transizione e corone La misura del flusso nelle righe spettrali ultraviolette permette di comprendere la struttura fisica delle regioni atmosferiche la cui temperatura è compresa tra 10.000 e 1.000.000 di gradi Nella figura è mostrato come la materia è distribuita al crescere della temperatura per il Sole e per la nana rossa AU Mic. La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Osservazioni X con BeppoSAX Rodonò et al. 1999 La curva di luce nella banda 1.710 keV indica che la componente di plasma ad alta temperatura (risultante dall’analisi spettrale) è molto ben confinata e localizzata vicino alla stella G0 IV all’epoca di queste osservazioni. La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 HST-STIS E140M 114-173 nm (~ 0.3 Å) AU Mic dM1e V=8.6 (Pagano et al. 2000, ApJ 532, 497) La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Spettro FUV di Cen A HST/STIS E140H R ~ 110.000 671 righe in emissione da 37 ioni diversi: • Righe cromosferiche: es. C I, O I; • Righe di TR es. C II-IV, N IV, O III-V, Si II-IV • Una riga coronale: es. Fe XII 124.2 nm, • Alcune righe intersistema, es. [O IV] utili per misurare la densità elettronica • CO e H2 (Pagano et al. A&A 415, 331, 2004) La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 • Doppler-shift delle righe cromosferiche e di TR G2 V – Comportamento di tipo solare in stelle dwarfs e in giganti attive – Dinamica non-solare in stelle dMe “estremamente attive”. G8 V Pagano et al. 2000, ApJ 532, 497 dM1e Pagano et al. 2006, ESA-SP in press Pagano et al. 2004, A&A 415, 331 Dinamica della cromosfera e della RT Spettroscopia UV Dinamica della cromosfera e TR • Presenza di ali allargate nelle righe di TR, a volte anche in quelle cromosferiche: – Onde magneto-acustiche in funnels coronali – Microflares – Protuberanze estese M2 Ve V La figura di Marcello Rodonò nella ricercaG2 astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 R5000 0 AU Mic dM1e Vr 0 Corona stazionaria Larghezza non termica < velocità del suono Riscaldamento coronale NON connesso con moti supersonici. La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Quali esperimenti nel futuro Per quanto riguarda l’ultravioletto classico (100300 nm): • IUE ha permesso lo studio di spettri ad alta risoluzione solo per alcune sorgenti brillanti • HST ci ha permesso di indagare un campione più esteso di sorgenti ma con poche informazioni sulla variabilità temporale. L’accesso al range UV, e quindi, la promozione di nuove missioni dedicate all’UV è stato un obiettivo molto sentito da Marcello Rodonò. La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Implementazione di strumentazione per l’UV • Juno Galex • Spectrum UV • UVISS • WSO/UV La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 UVISS UVISS è stato un progetto Italiano*, finanziato dall’ASI (PI: P. Bernacca), per un telescopio UV da porre sulla stazione spaziale internazionale. (*) Osservatori (CT, NA, PD, MI), Università (PD, CT) e Istituti del CNR (RM) UVISS spettroscopia & imaging La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 WSO/UV WSO/UV è una collaborazione internazionale guidata dalla Russia per costruire un telescopio spaziale dedicato all’osservazione dell’Universo nella banda UV. Telescopio 1.7 m (Russia) Spettrografo ad alta risoluzione, R~55000 (Germania) Spettrografo a bassa risoluzione, R~500-5000 (Cina) Camere per immagini ottiche e UV (Italia) Stazioni di Terra (Spagna, Cina e Russia) Lancio: 2011 La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 WSO/UV in Italia • WSO/UV fa parte del piano spaziale nazionale (PASN) varato dall’ASI a novembre 2005. • Richiesta di offerta per uno studio di fase A/B1 emessa da ASI a marzo 2006: – – – – Il progetto tecnico del "Field Camera Unit" (FCU); Un rapporto sugli obiettivi scientifici della comunità italiana; La scelta delle bande passanti; La definizione della programmazione temporale e dei costi del contributo Italiano. • Offerta consegnata all’ASI (aprile 2006) • Inizio delle attività …. entro novembre(?) La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Field Camera Unit Specifiche Camera Range Focal ratio FOV arcmin PSF Sampling Res. arcse c SF UV F/10 6 0.15/pixel 0.3 LF UV F/50 1.2 0.03/pixel 0.1 tbd As large as possible 0.03/pix el 0.1 OC Visible La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Possible contributo di WSO/UV allo studio delle stelle attive • La sensibilità degli spettrografi ad alta risoluzione (UVES & VUVES) è tale da permetterci di raggiungere gli oggetti fino a 150 pc e quindi si potranno studiare la struttura e la dinamica della cromosfera, della regione di transizione e della corona di stelle in alcuni importanti ammassi galattici come Per e le Pleiadi, e nella regione di formazione stellare TW Hya. • La camera per immagini UV, equipaggiata di opportuni filtri per selezionare alcune intense righe della cromosfera e della RT, ci permetterà di effettuare un monitoring di flares e di studiare la modulazione rotazionale di un gran numero di oggetti contemporaneamente in ammassi stellari e in regioni di formazione stellare. La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Lavochkin Association Mosca maggio 2002 La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Team del FCU (fase A/B1) • • • • • • INAF - Osservatorio di Catania INAF – IASF MI INAF - IASF BO INAF – Osservatorio di Capodimonte, NA Dip. di Astronomia, Univ. di Padova Dip. di Astronomia, Univ. di Firenze Frutto dell’attività, della perseveranza e della visione lungimirante di Marcello Rodonò. La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006 Grazie! Athens, Georgia, ottobre 1993, 8° Cambridge Workshop on Cool Stars, Stellar Systems and the Sun La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania, 24 Ottobre 2006