Attività Stellare - Osservatorio Astrofisico di Catania

Stelle a flare
Nell’attività di ricerca di Marcello Rodonò
•Nei primi anni 60 il Prof. Giovanni Godoli a Catania propone di cercare
nelle stelle attività come quella osservata sul Sole
•La sede di SLN viene attrezzata con 4 telescopi in grado di fare
fotometria 3 colori ad alta risoluzione temporale …
•Marcello Rodonò comprende le possibilità di una ricerca in quel
campo si appassiona e subito dopo la laurea ha inizio la sua avventura
….
Giuseppe Leto
INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania
Cosa è un flare?
•
•
•
•
Un flare è un fenomeno di
rilascio improvviso di energia
magnetica che implica
accelerazione di particelle ed
emissione di radiazione
elettromagnetica
I flares si originano in
interazioni tra il plasma e il
campo magnetico in condizioni
di non equilibrio.
I flares attraversano l’intera
atmosfera della stella dalla
corona giu verso la fotosfera
I flare producono effetti
osservabili a tutte le lunghezze
d’onda dall’X al radio
Catania, 24 Ottobre 2006
Giuseppe Leto
Stelle a flare (UV Cet)
• Tipo spettrale G0 -> M9. Stelle nane con righe in emissione (H, Ca).
Verso M7 si ha un picco di prevalenza delle dMe (Gizis et al 2000)
• Al contrario delle M (v-rot ~ 2 km/s) le dMe hanno v-rot anche maggiore
di 10 km/s (Marcy, Chen 92)
• Si stima che il 30% delle dMe siano in sistemi binari (Pettersen 91)
• Stelle intrinsecamente deboli (si studiano entro 20-30 pcs)
• Densità 0.056 stelle/pc3 di stelle nei dintorni del Sole (Shakhovskaya 95)
• Oltre ai brillamenti esibiscono disomogeneità superficiali (Rodonò 80)
Catania, 24 Ottobre 2006
Giuseppe Leto
Cosa si sapeva delle Stelle
a Flare negli anni 60
E’ solo nel 1958 che la X General Asssembly dell’IAU
decide introdurre una nuova categoria tra le stelle
variabili, le “UV Cet-type stars” un tipo speciali di variabili
eruttive:
“dMe stars subjected to flare with the amplitude of 1 to 6
mag. Maximum brightness attained in seconds or several
dozen seconds after the commencement of the flare, the
star returns to its normal brightness after several minutes
or dozens of minutes. A typical representative - UV Cet.”
Catania, 24 Ottobre 2006
Giuseppe Leto
Dati di SLN
La fonte primaria di dati per i
“Catanesi” in quel periodo era
SLN con fotometria 3 colori.
La risoluzione temporale era il
punto di forza.
Il patrol osservativo si estese per
anni.
Catania, 24 Ottobre 2006
EV Lac
16 Luglio 71
Inizio UT 25 23
UBV 61 cm SLN
Giuseppe Leto
Esordio
EV Lac
30 Settembre 67
Catania, 24 Ottobre 2006
Giuseppe Leto
1976 - Oscillazioni su HII 2411
• Nel 1976 Rodonò rivela, sulla
stella H II 2411, un flare con
sovrapposte delle oscillazioni
(207 cm MCDonald Obs.).
• Per 2 volte viene interrotta
l’osservazione per controllare
il sistema.
• “Sembrano innescate
dall’evento primario e
provocano e mantengono
l’attività … “.
Catania, 24 Ottobre 2006
Giuseppe Leto
1979 - Pre-flare dips
Variazioni di luminosità nel visibile (fotosfera) che
precedono l’innesco del flare in corona
YZ CMi
Catania, 24 Ottobre 2006
Giuseppe Leto
1983 - Campagne osservative
coordinate: YZ CMi
Ne ha organizzate/partecipato decine
multisito, multiwavelength, da terra e da
satellite: Ottico, UV, radio
YZ CMi 83 Campagna fortunatissima!
Flare intensi
Risultati:
• Curve della Misure di Emissione in
4.0< logTe<5.4 in flare e out flare
• In flare la Regione di Transizione
shift-a da T=105 verso T=104.8
• In conclusione … parallelo possibile
con i flare solari
Catania, 24 Ottobre 2006
Banda U
1983
VLA 6cm
Giuseppe Leto
1983 - Non solo flares
• Nel 1983, La Fauci e Rodonò pubblicano un modello
a due “macchie” con il quale per la prima volta si può
studiare le variazioni delle curve di luce in stelle
attive.
• Nel 1986 applicando il modello ad AU Mic ed altre
stelle a flare, Rodonò dimostra che le superfici delle
dMe sono affette da disomogeneità superficiali come
le RS CVn.
Catania, 24 Ottobre 2006
Giuseppe Leto
1984 - UV Ceti: i microflares e la
Butler e Rodonò Foing and Haish, 1986 Nature
corona
• Nel Dicembre 1984 Butler e Rodonò Osservano UV Ceti con EXOSAT e da
terra spettri al 3.6 La Silla osservazioni in parte contemporanee
La presenza di microflares X non è stata successivamente confermata da
• Osservano
di 1030 ergs
con
tempisiano
scala“sostenute”
di 20 secondi
Pallavicini
et al.bursts
1990.XTuttavia
che le
corone
del tutto o
• parte
Le osservazioni
Hγ contemporanee
mostranoda
flares
in ecorrispondenza
in
dalla dissipazione
di energia magnetica
micro
nano flares è dei
bursts
stata
un’intuizione di quanto oggi è diffusamente accettato.
Catania, 24 Ottobre 2006
Giuseppe Leto
1986 - NASA SP 492
• Viene richiesto di scrivere sulle
“Atmosfere delle nane M:
Osservazioni” per una serie di
monografie della NASA che
fanno il “punto” sulle
conoscenze su atmosfere stellari
E’ lo scienziato di riferimento nel
campo!
Catania, 24 Ottobre 2006
Giuseppe Leto
1989 -Osservazioni multibanda
di flares stellari
Curve di variazione di luce
della stella dMe AD Leo
durante un flare osservato
nell’ambito di una
campagna internazionale,
coordinata con osservazioni
contemporanee nelle
bande ottica, infrarossa,
ultravioletta e radio.
L’andamento in ciascuna
banda testimonia lo
sviluppo del flare ai diversi
livelli atmosferici, dalla
fotosfera alla corona
Catania, 24 Ottobre 2006
Rodonò et al. 1989
Giuseppe Leto
L’antiflare nell’IR
Le righe dell’He I si intensificano rapidamente
e seguono l’andamento nella banda U;
Le righe della serie di Balmer dell’H si
intensificano subito dopo. La riga H è la più
intensa della serie;
Le righe H&K del Ca II si intensificano con un
ulteriore ritardo e raggiungono il massimo
tipicamente 5-15 minuti dopo l’inizio del flare;
Le righe del Mg II hanno una risposta più
lenta ma il decadimento è più lento.
Per questo flare, di 2 mag nella banda U, è stata monitorata la luminosità IR. In
banda K (2.2 m) si ha un decremento di luminosità durante il flare con
energia mancante pari a ~7 volte quella emessa in banda U e circa l’intero
ammontare di quella emessa complessivamente. La riga H mostrava un shift
verso il blu di ~6000 km/s (EC~5x1034 ergs). Questo episodio ricorda i CME solari,
con un budget in energia, massa e velocità di eiezione più elevati di ~400, 40 e 4
volte rispettivamente.
Catania, 24 Ottobre 2006
Giuseppe Leto
1992 - Non solo dMe
Flares in luce bianca in YY Men (binaria FK Com)
1992: Cutispoto,
Pagano, Rodonò
Tra le prime
osservazioni di
flares di lunga
durata
YY Men è una K2
III di tipo FK Com.
Il flare ottico è
durato 9.8 d
EUBVRI =6.2x1039 erg
Catania, 24 Ottobre 2006
LUBV/Lbol=2.7x10-3
Giuseppe Leto
Campagne Osservative
coordinate: Musicos HR 1099
…..
Multisito, multiwavelength, da terra
e da satellite
Musicos: 2 flare importanti, 1
registrato in contemporanea
anche da IUE fu possibile
modellare:
• Stima delle perdite radiative e
budget di energia
• Dinamica del flare
Catania, 24 Ottobre 2006
IUE
Giuseppe Leto
1997 - EV Lac, Flares ottici 1967-1977
Dati SLN 1300 h
monitoring UBV
254 flares osservati
Dati omogenei
Base temporale ampia
(Leto et al. 1997, A&A, 327, 1114)
•EV Lac (dM3.5e, d=5 pc)
•Fully convective:
R=0.35 Rsun,
M=0.35 Msun
Prot=4.378 days
•Extreme variability: X-ray, optical flares
Catania, 24 Ottobre 2006
Giuseppe Leto
Distribuzione di energia dei
flares
La statistica per i flare di bassa
energia non è buona a causa di
bias osservativo (limite di
rivelazione).
Se si suppone che la
distribuzione osservata (ricavata
per i flare EU >1030ergs) sia
uguale per i micro e nano flares
 energia non sufficiente a
riscaldare la corona.
E’ importante migliorare la
statistica per i flares di bassa
energia
Catania, 24 Ottobre 2006
EV Lac distribuzione
cumulativa dei flare (Leto et al.
1997, A&A 327, 1114)
Giuseppe Leto
Flares in regioni di flusso
emergente?
I dati di fotometria e dei flare mostrano
come le longitudini attive nella produzione
dei flares nel tempo sviluppano anche
regioni attive fotosferiche.
Il monitoraggio di stelle a flare che ha
permesso di fare gli studi statistici
presentati deve avere tempi paragonabili a
quelli evolutivi delle regioni attive …. mesi,
anni!
COROT nel prossimo futuro potrà dare dati
tali da potere indagare le correlazioni
spazio/temporali tra regioni attive
fotosferiche e flares.
Catania, 24 Ottobre 2006
Leto et al. (1997 A&A 327, 1114)
Giuseppe Leto
Congressi:
Chair di due importanti congressi sulle
stelle a flare:
•IAU Coll. No. 71 (Catania, 1982): Activity
in Red-dwarf stars; con P.B. Byrne (UK) e
D.J. Mullan (USA)
•IAU Coll. No.102 (Stanford Univ. Palo Alto,
1989): Solar and Stellar Flares; con B.H.
Haish (USA)
Catania, 24 Ottobre 2006
Giuseppe Leto
In conclusione
• Quasi 40 anni di contributi nella ricerca su Flares e Stelle a
Flare, circa il 50% delle sue pubblicazioni;
• Contributi con osservazioni coprono: X, visibile, infrarosso
e radio. Da terra e da satellite, spesso con campagne
multi-banda da Marcello fortemente volute quanto difficili
da organizzare!
• Contributi che vanno dal modello sui singoli flare osservati
a varie lunghezze d’onda, al modello statistico per l’analisi
di set di dati osservativi omogenei per studiare l’impatto
del fenomeno nel bilancio energetico generale della stelle;
• Organizzazione di congressi che sono ritenuti fondamentali
nel campo.
• Molti degli obiettivi della ricerca che ho citato
sono ancora oggi di grande attualità.
Catania, 24 Ottobre 2006
Giuseppe Leto
Catania, 24 Ottobre 2006
Giuseppe Leto
Catania, 24 Ottobre 2006
Giuseppe Leto