Tesi disponibili nel settore
Attività Magnetica Stellare
2. Modelli di interazione tra CME e vento
in stelle attive
Sperimentali
1. Doppler imaging fotosferico e
cromosferico (spazio per 2-3 tesi)
3. Risultati ottenuti nello studio delle stelle
Compilativa
magneticamente attive
Gruppo Prof. M. Rodonò
Dr. Isabella Pagano
INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania
Attività Magnetica:
ingredienti
Ingredienti fondamentali
per la presenza di attività
magnetica – meccanismo
dinamo- sono:
•il campo magnetico;
•la rotazione differenziale;
•la regione convettiva.
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Inversione del gradiente di
temperatura
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Cromosfere, RT e Corone nel
Diagramma HR
Chandra-HRC + HST-STIS
Fotosfere Macchiate e
Cromosfera: Tutte le stelle di
classe spettrale più avanzata di F
Corona: Assente in giganti e
supergiganti avanzate
Alcune Giganti mostrano righe
che si formano nella RT ma non
hanno emissione coronale
Catania,
11 Maggio
2004
corona
sepolta
Isabella Pagano
Ayres et al 2003, ApJ 598, 610
Perché studiare l’attività magnetica
stellare
oInfluenza sulla evoluzione stellare:
attività magnetica frenamento magnetico
oConnessione Sole-Stelle:
In sistemi binari di tipo RS CVn e in stelle di bassa sequenza (dMe)
l’attività magnetica ha caratteristiche estreme:
regioni attive che coprono anche il 50% delle fotosfere
flussi di righe cromosferiche e TR saturati
Emissione X fino a 10-2 Lbol
I modelli che spiegano le diverse fenomenologie dell’attività
magnetica solare devono interpretare i fenomeni osservati
nelle stelle attive.
Dallo studio delle stelle attive migliore comprensione della
Isabella Pagano
fisica solare.
Catania, 11 Maggio 2004
Fotosfere, Cromosfere, RT e
Corone
• Osservazioni
– Continuo ottico
– Ca II H&K e H
– UV, FUV
–X
– Radio
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Isabella Pagano
Modelli di fotosfere macchiate
• Analisi delle curve di luce
• Analisi delle variazioni periodiche
nei profili delle righe spettrali
Doppler Imaging
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Doppler Imaging
• Le righe
fotosferiche
presentano
irregolarità dovute
alle macchie che
migrano sul profilo
per effetto
Doppler.
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Doppler Imaging
• Monitorando le
righe fotosferiche
durante la
rotazione si può
seguire lo
spostamento delle
irregolarità sul
profili delle righe
dovuto all’effetto
Doppler
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
La tecnica Doppler Imaging
•
Sequenza temporale di profili
di righe spettrali dovuti a una
regione attiva posta ad
elevata latitudine (in alto) e a
Catania, 11 Maggio 2004
bassa latitudine (in basso).
Esiste corrispondenza
tra la posizione sulla
superfice stellare e la
posizione in
lunghezza d'onda sul
profilo delle righe
spettrali.
Isabella Pagano
•
Distorsioni del profilo della riga a 3
fasi successive dovute alla presenza
di una macchia a forma di L vicina
all'equatore stellare.
La forma della distorsione spettrale
sull'ala blu è differente che sull'ala
rossa, a causa della forma non
simmetrica della macchia.
Catania, 11 Maggio 2004
Esiste
corrispondenza tra
la forma della
macchia e la
forma della
irregolarità sul
profilo delle righe
spettrali.
Isabella Pagano
Formalismo Matematico
Sia I il vettore rappresentante l'immagine (in pixels) della superfice stellare, e D il
vettore dei dati, composto da una sequenza temporale dei profili delle righe osservate:
D=RxI
con R la matrice di trasferimento dallo spazio dell'immagine a quello dei dati.
Il problema della Doppler Imaging consiste nel risolvere questa equazione per I,
invertendo la matrice R.
La soluzione ottenuta non è univoca, ed inoltre è instabile. Occorre quindi ricorrere ad
un metodo di regolarizzazione - es. Massima Entropia oppure l'algoritmo di Tikhonov per condizionare la soluzione.
Nella pratica occorre:
fare la sintesi spettrale dell'intera regione spettrale osservata;
fare l'inversione simultanea di tutte le righe idone;
usare un metodo di regolarizzazione.
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Obbiettivi Scientifici
•
•
•
Ottenere MAPPE della superficie stellare per
studiare l'andamento temporale delle latitudini e
longitudine delle regioni attive fornisce
informazioni dirette sulla dinamo stellare.
Un obiettivo a lungo termine è imporre
condizioni osservative conclusive alle teorie del
magnetismo stellare.
L'obiettivo a breve termine è allargare il
campione di stelle di cui si ha una mappa
Doppler, includendo per es. stelle in ammassi
giovani, e investigare sulla morfologia delle
strutture superficiali in funzione della rotazione
stellare.
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Rotazione differenziale
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Requisiti per la Doppler Imaging
• Stella rapidamente
ruotante profilo
allargato per effetto
Doppler
• R ~ 40,000
• S/N ~ 100 per res. element
• LQ Hya esempio ===>
3.6 m CFHT con R = 120,000 in due
intervalli di 50 Å , centrati
alternativamente a 6420 Å e a 6160 Å; Da Rice & Strassmeier (1998, A&A
336, 972)
texp= 410 min, e S/N~250.
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Dati disponibili
• 4 notti di monitoring di LO
Peg al TNG (3.6 m) con lo
spettrografo SARG a
risoluzione R~86000.
Caratteristiche di LO Peg:
Sp: K5V-K7V,
Vsini=69 km/s,
P=0.4236 d
V=9.2
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Isabella Pagano
Proposta di lavoro
• Implementazione del codice DI (coll. Dr.
Lanza) possibilità anche di tesi
indipendente
• Riduzione dati SARG
• Applicazione del codice di DI
• Tempo stimato: 6 mesi a tempo pieno
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Isabella Pagano
Modelli di cromosfere
• Mappe della cromosfera
• Modelli NLTE a due componenti di righe
cromosferiche
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Spettroscopia UV
righe
cromosferiche es.,
C I, O I
Righe di regione
di transizione, es.,
CII-IV, N IV,
O
III-V, e Si II-IV
Righe coronali,
Fe XXI 1354 Å.
AU Mic
dM1e, V=8.6
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Pagano et al. (2000), ApJ 532, 497
HST/STIS E140M
142 righe
spettrali di 21
ioni diversi:
Isabella Pagano
Spectral Imaging
cromosferico
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from Pagano et al. 2001, A&A 365, 228
Mg II k
Isabella Pagano
Pagano, Rodonò et al. 2001 A&A 365, 128
Spettroscopia UV
Mappe cromosferiche
Mg II k
AR Lac
K0 IV
+
G2 IV
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
Mappa X prossimità del punto
Lagrangiano L1;
Cospazialità tra strutture
a diverse temperature.
Modelli di cromosfere e RT
HR 1099
K1 IV + G5 V
• Modelli NLTE multicomponenti
– Sintesi delle righe cromosferiche
osservate
– Red-shifts delle righe di RT
– Riscaldamento cromosferico e
coronale
– Regioni attive permanenti
– Effetto flip-flop
Busà, Pagano, Rodonò, Neff,
Lanzafame, 1999, A&A 350, 571
• Stretta connessione con la
fisica solare
–SoHO-SUMER/CDS
Catania, 11 Maggio 2004
Lanzafame, Busà, Rodonò. 2000, A&A 362, 683
Isabella Pagano
• Densità del plasma
• Misura di emissione
Catania, 11 Maggio 2004
Pagano et al. 2004, A&A 415, 331
Modelli di
cromosfera e TR
Isabella Pagano
Proposta di lavoro
• Analisi dati di archivio (es. HST o IUE) e/o
utilizzo di mappe cromosferiche già ottenute
• Applicazione modelli NLTE (in collaborazione
con Prof. Lanzafame)
• Tempo stimato: 6 mesi a tempo pieno
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Modelli di interazione tra
CME e vento in stelle attive
• E’ stato osservato un fenomeno
peculiare
• Abbiamo una ipotesi di lavoro
• Vogliamo verificarla
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Modelli di interazione tra
CME e vento in stelle attive
Cen A
(G2 V)
Dati
HST/STIS
R˜10,000
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Modelli di interazione tra
CME e vento in stelle attive
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Modelli di interazione tra
CME e vento in stelle attive
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Ipotesi di lavoro
• Ipotesi di lavoro: interazione tra CME e
vento stellare…..
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Ipotesi di lavoro
• I coronal mass ejections
raggiungono velocità
superiori a quelle del
suono nel mezzo e quindi
collidono contro il vento
stesso in shocks.
• Il fenomeno dovrebbe
essere visibile come righe
in assorbimento prossime
al centro delle righe di
emissione .
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
Proposta di lavoro
• Esplorazione di questa ipotesi:
• Occorre verificare:
– Perché solo in righe di T~105 K?
– La congruità della larghezza delle features
osservate
– La congruità dell’entità dell’assorbimento
• Uso di modelli MHD presi in prestito dal caso
solare.
• Verifica del dato osservativo
• Tempo stimato: 6 mesi a tempo pieno
Isabella Pagano
Risultati ottenuti nello studio delle
stelle magneticamente attive
• Tesi compilativa
• Argomento: Attività stellare.
• Si chiede che venga prodotta una review di
settore
– i principali risultati raggiunti,
– il contributo di questa branca dell'astrofisica alle
discipline astronomiche
– il contributo del gruppo di ricerca che opera presso
questa Università e Osservatorio Astrofisico al settore.
• E' possibile valutare insieme la produzione del
lavoro anche in formato multimediale
Catania, 11 Maggio 2004
Isabella Pagano
