10/12/2018 Studio dei cicli delle macchie stellari con l’uso di telescopi automatici Sergio Messina La figura di Marcello Rodonò nella ricerca Astrofisica Catania, Dipartimento di Fisica e Astronomia 23-24 Ottobre 2006 10/12/2018

Marcello Rodonò e gli APTs (Automatic Photometric Telescopes) L’attività magnetica e la variabilità delle stelle di tipo spettrale avanzato rappresentano uno dei campi di ricerca dell’astrofisica stellare alla cui comprensione Marcello Rodonò ha dato un significativo contributo, ampiamente riconosciuto dalla comunità scientifica nazionale ed internazionale. Esperto conoscitore delle caratteristiche della variabilità di origine magnetica e particolarmente sensibile agli aspetti osservativi e tecnologici, Marcello Rodonò aveva intuito quale significativo contributo in questo settore di ricerca potesse venire dall’impiego di telescopi automatici e per primo in Europa ne ha inaugurato l’uso. Il suo ambizioso progetto di scoprire e studiare i cicli di macchie stellari con i telescopi automatici ha in effetti avuto il meritato successo.

Telescopio automatico = 0.7; con controllo manuale = 0.4 Marcello Rodonò sapeva che per realizzare questo progetto di studio dei cicli e più in generale dei fenomeni di attività magnetica serviva un telescopio che fosse: dedicato un in modo esclusivo all’osservazione di questi fenomeni; in grado di osservare un numeroso campione di stelle più volte durante la stessa notte; capace di effettuare osservazioni sistematiche. La scelta vincente fu quella di utilizzare un telescopio automatico per fotometria , l’APT80/1, peraltro il primo ad operare in Europa. A differenza di un telescopio operato manualmente ha: duty cycle elevato: Tempo effettivo di misura Tempo totale di misura Telescopio automatico = 0.7; con controllo manuale = 0.4 duty cycle costante nel tempo basso costo (costruzione + manutenzione + utilizzo)

presso la sede “Fracastoro” Telescopi automatici Sono telescopi controllati da PC in grado di effettuare osservazioni astronomiche senza intervento umano. Il telescopio APT80/1 presso la sede “Fracastoro” sull’Etna Operano secondo un principio di closed-loop, cioè il risultato di ogni azione effettuata dal telescopio viene automaticamente verificato. Per ogni prevedibile tipologia di errore esiste un’opportuna sequenza di azioni che il telescopio effettua automaticamente per garantirne la correzione ed il proseguimento delle osservazioni. Per una completa automazione, il telescopio è collegato ad una stazione meteo locale. Stazione meteo collegata al telescopio

Il telescopio automatico APT80/1 per la fotometria fotoelettrica Caratteristiche: Riflettore in configurazione Ritchey-Chretien Diametro specchio primario: 80 cm Diametro specchio secondario: 15 cm Lunghezza focale equivalente: 620 cm (f/8) Montatura: horse-show equatoriale Strumento: Fotometro fotoelettrico con fotomoltiplicatore Hamamatsu R1414 Filtri: UBV Johnson

1988-1989 Primi contatti con la AUTOSCOPE (Arizona) e trasferta per la progettazione dell’APT80/1 1990 AUTOSCOPE realizza l’APT80/1 ma …. il telescopio non funziona 1991 l’APT80/1 è portato a Catania inizia a funzionare dopo un sostanziale intervento all’HW …. e al SW Questo fortunato “incidente” ha dato al nostro Osservatorio il know-how nell’automazione dei telescopi Corea REM ICE-T APT80/2

Il telescopio automatico APT80/2 per la fotometria CCD Caratteristiche: Riflettore in configurazione Ritchey-Chretien Diametro specchio primario: 80 cm Lunghezza focale equivalente: 620 cm (f/8) Scala sul piano focale: 32”/mm Strumento: Camera CCD con 2000x2000 pxl Dimensioni pixel: 13.5x13.5 m Campo di vista corretto: 13’x13’ Filtri: UBVRI Inizio osservazioni previsto per la primavera del 2007 Esempio di campo di vista osservabile con APT80/2

Osservazione con telescopi automatici della Variabilità delle stelle fredde Consiste in una variazione temporale del flusso di radiazione dovuta a fenomeni di natura magnetica analoghi a quelli osservati nel Sole. La variabilità si manifesta su diversi tempi scala: Minuti/ore (ad esempio quella dovuta ai flares) Ore/giorni (dovuta alla rotazione) Mesi (dovuta all’evoluzione delle regioni attive) Anni (dovuta ai cicli delle macchie)

Tempo Scala: Minuti/Ore Nelle stelle fredde si osservano occasionalmente gli effetti di rilasci improvvisi di energia dovuti ad una rapida riconfigurazione del campo magnetico, i cosiddetti flares. Essi determinano un repentino aumento di luminosità con durata che va dai minuti alle ore. Il loro verificarsi è imprevedibile. EV Lac è una tipica stella a flare. L’8 Luglio 1999 improvvisamente, dopo numerose notti consecutive di osservazione, l’APT80/1 ha osservato l’inizio di un’intensa attività a flares. Rodonò et al. 2001, AN 322 Specifiche osservative: per un accurato studio della variabilità dovuta ai flares serve un elevato campionamento temporale e continuatività osservativa (numerose ore per numerose notti consecutive). Un telescopio automatico e dedicato soddisfa pienamente questi requisiti.

Tempo scala: Ore/Giorni Sole XX Tri Le stelle fredde sono caratterizzate dalla presenza in fotosfera di macchie fredde simili alle macchie solari, ma più grandi fino ad alcuni ordini di grandezza. La rotazione stellare modula la visibilità delle macchie e, di conseguenza, il flusso osservato che è minimo quando le macchie sono maggiormente visibili. Visibilità delle macchie massima minima mappa della fotosfera Specifiche osservative: per determinare accuratamente la modulazione rotazionale del flusso servono numerose osservazioni effettuate durante una stessa stagione. Un telescopio automatico e dedicato soddisfa pienamente questi requisiti.

Tempo scala: Mesi Nel volgere di alcuni mesi (~ 10 rotazioni nel caso di VY Ari) area totale e distribuzione delle macchie cambiano (evoluzione delle regioni attive) determinando una conseguente variazione del flusso osservato. Specifiche osservative: per scoprire e distinguere in modo accurato le variazioni di flusso dovute all’evoluzione delle macchie da quelle dovute alla rotazione servono osservazioni continue ed eseguite durante stagioni consecutive. Un telescopio automatico e dedicato soddisfa questi requisiti.

Tempo scala: Anni (cicli di macchie) Al minimo di attività Al massimo di attività Analogamente al caso solare, anche nelle stelle fredde l’area totale delle macchie varia nel tempo. Queste variazioni possono essere anche cicliche: da pochi anni a diversi decenni. Nel caso di VY Ari, l’area totale varia con un periodo di circa 9 anni. Specifiche osservative: per scoprire l’eventuale presenza di cicli di macchie la stessa stella deve essere osservata per anni. Un telescopio automatico e dedicato soddisfa questi requisiti.

Ciclo 1 = 11 anni Ciclo 2 = 7 anni

Ciclo 1 = 19 anni Ciclo 2 = 8 anni

Ciclo 1 = 22 anni Ciclo 2 = 7 anni Long-term Rodonò et al. A&A, 358 (2000)

L’APT80/1 ha permesso di scoprire l’esistenza di cicli di macchie, ed in particolare di multiciclicità, su un numeroso campione di stelle.

Relazioni empiriche tra proprietà dei cicli e i parametri stellari

Conclusioni I telescopi automatici offrono delle modalità osservative particolarmente idonee ad un accurato studio della variabilità di tipo magnetico. Marcello Rodonò con l’APT80/1 ha realizzato un ambizioso progetto: in dieci anni di osservazioni, monitorando un campione con oltre 50 stelle per un totale di ~ 1700 notti, ~ 8200 ore e ~127000 puntamenti, ha contribuito in modo significativo a studiare le caratteristiche dei flares su stelle quali: EV Lac AD Leo, … determinare accuratamente i periodi di rotazione e le loro variazioni nel tempo (SDR); studiare i tempi scala dell’evoluzione delle regioni macchiate; determinare la presenza e le proprietà dei cicli di macchie di un numeroso campione di stelle; studiare la dipendenza delle manifestazioni di attività magnetica dai parametri stellari quali, rotazione, massa, temperatura, età, binarietà, …

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