Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Attività magnetica nel radio.

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1 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Attività magnetica nel radio

2 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Borsa della Rotary Foundation 1986-1987 Un anno studio-ricerca al “New Mexico Institute of mining and technology” Socorro, New Mexico, USA  Gemellaggio con Università di Catania  AOC-NRAO all’interno del Campus Universitario Special Status Graduated student New Mexico Tech/NRAO 1987-1988

3 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana

4 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Emissione radio Manifestazioni di attività di tipo solare

5 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Radiosorgenti molto intense L 6cm 10 15 - 10 18 erg s -1 Hz -1 (10 4 -10 6 quella del Sole) Flusso variabile: Quiescenza: Bassi livelli di flusso (pochi mJy) Debole polarizzazione circolare Spettro piatto TB  10 8 - 10 9 K Flares: Alti livelli di flusso (fino al Jy) Spettro ripido TB  10 9 - 10 10 K Consistente con Girosincrotrone da elettroni di pochi MeV in campi magnetici compresi tra 10 a 100 G

6 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana + Attività magnetica? Sistemi binari semi-staccati Av+K IV; K IV riempie il RL P orb~ P rot Componente K Alti campi di velocità

7 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Lo spettro ultravioletto osservabile solo durante eclisse della primaria Lo spettro della K IV contaminato dalla compagna calda: Inutilizzabili le diagnostiche di attività: Le macchie fotosferiche non possono essere evidenziate con la fotometria Emissione coronale non contaminata: Emissione X e Radio uniche diagnostiche utilizzabili

8 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Algol X Radio T ~10 7 K LX ~ 10 30 erg s -1 Flusso variabile flares Tra le prime stelle rivelate (1972) Flusso variabile flares (mJy-Jy) Prima stella osservata al VLBI (1975) Studio sistematico dell’emissione radio da altre binarie di tipo Algol

9 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Algols come radiosorgenti Prima Survey a 6cm (VLA) 1984

10 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Risultati principali:  13/42 Algols rivelate nel radio (  30  detection rate) detection rate RS CVns  42   Flusso variabile: Radio Flares  L’emissione radio non attribuibile a free-free dalla corona (Tcor  10 7 K)  La luminosità media in buon accordo con quella dei sistemi di tipo RS CVns Caratteristiche dell’emissione radio simili a quanto osservato nelle RS CVns Osservazioni multi-frequenza (VLA) Surveys a 6cm (VLA) 1984, 1989 1992, 1993

11 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Spettri VLA Risultati principali:  Emissione radio interpretata in termini di girosincrotrone da elettroni di qualche MeV in campi di 10-100 G.  Una sorgente omogenea in B e Nrel non riproduce gli spettri osservati (piatti) Osservazioni multi-frequenza (1.49, 4.9, 8.4, 14.9 GHz) N=10 7 N N=10 5 N=10 4 N=10 6

12 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Componente compatta (core R  R K ) Componente estesa (Halo R  2-3 R K ) Campi magnetici intensi (B  100 G) Alta densità particelle emittenti Estese strutture magnetiche (Loops), connesse alla stella attiva. Bassi campi magnetici (B  5-10 G) Bassa densità delle particelle emittenti Le due componenti contribuiscono in due differenti regioni spettrali Le differenti proprietà fisiche determinano differenti tempi scala per la variabilità Modello Core-Halo Il core-halo schematizzazione della complessa ma sconosciuta topologia del campo magnetico coronale essenzialmente in due classi di loop magnetiche

13 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana VLBI flare obs (Lestrade et al., 1988) 2.3, 8.4 GHz Algol Pre-flare: Bc,Bh=100, 20 G Nc, Nh=2, 0.5 10 5 cm -3 R C, R H F 2.3, F 8.4 Flare: Bc,Bh=100, 20 G Nc, Nh=10, 0.2 10 6 cm -3 44 42 mJy 120 240 mJy Rc=R K R H =3.3 R K Rc=0.7 R K R H =3.3 R K

14 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Noto Nell’1989 comincia l’esperienza a Noto Possibilità di osservare in single-dish e di accedere alla rete VLBI Variabilità: caratteristica radio principale dei sistemi attivi:

15 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Andamento del flusso in vari anni per HR1099 Dati GBI (Green Bank Interferometer) Periodi attivi Periodi attivi (caratterizzati da successioni di flares) periodi di quiescenza si alternano a periodi di quiescenza

16 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Noto Nell’1989 comincia l’esperienza a Noto Possibilità di osservare in single-dish e di accedere alla rete VLBI Variabilità: caratteristica radio principale dei sistemi attivi: La fisica più “interessante” nello studio dei Flares: innesco evoluzione decadimento Non è possibile prevedere l’inizio di un periodo attivo: Estrema difficoltà per esperimenti VLBI durante un flare Tipiche dimensioni angolari: tra 0.25 (R K ) e 4.5 mas VLBI tecnica per risolvere spazialmente l’emissione flare e seguirne l’evoluzione

17 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Monitoring a Noto Dal 1991: programma di monitoraggio Single-dish a 5 GHz Gruppo “Storico”: IRA (CNR): Umana, Trigilio Oss. Astrofisico Catania: Rodonò, Catalano Lucia Padrielli Negli anni…. C. Buemi, P. Leto IRA(CNR)

18 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Monitoring a Noto Scopi del programma: Attivazioni di osservazioni VLBI ad-hoc durante periodi attivi Studio della statistica dei flares: rate e loro durata Connessione tra periodi attivi e periodi di quiescenza: andamento del flusso su diverse scali temporali. Informazioni “indirette” sulla morfologia delle regioni emittenti Correlazioni con altre diagnostiche di attività osservabili in altre regioni spettrali.

19 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Osservazioni VLBI mirate: Evoluzione morfologica durante flares VLBI ad-hoc Il monitoraggio single-dish indica l’innesco di un periodo attivo: VLBI ad-hoc Prima osservazione VLBI (no-snap-shot) durante un flare, 3 telescopi EVN Evoluzione flusso e morfologia Periodo attivo HR 1099

20 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana VLBI: e’ stato possibile misurare le dimensioni angolari e la TB durante il decadimento (analisi delle visibilità) Dimensioni confrontabili con quelle del sistema (~4 mas) Loops intersistema??? Espansione sorgente iniziale Brillanza decrescente dovuta a perdite energetiche delle particelle

21 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Esperimento più recente: Periodo attivo in HR1099 (settembre 2004) Periodo attivo in HR1099 (settembre 2004) Tesi di dottorato Simona Toscano (tutor. Prof. Rodonò) Flusso in quiescenza ~ 10 mJy

22 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana C band Osservazioni VLBA il 26.09.2004 Osservazione VLBA T (day of year) F (Jy) Quiesence ~10 mJy Il monitoraggio ha permesso di individuare un periodo attivo e di organizzare un VLBI ad-hoc Periodo attivo in HR1099 (settembre 2004) Periodo attivo in HR1099 (settembre 2004)

23 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana  VLBA a 8.4 GHz (26.09.2004) Risoluzione spaziale ~ 1 mas (dimensioni del sistema ~ 4 mas) Dimensioni della regione emittente MAX BASELINE ~ 8000 km (Mauna Kea, Hawaii–St.Croix, Virgin Islands) Periodo attivo in HR1099 (settembre 2004) Periodo attivo in HR1099 (settembre 2004) Single dish & VLBA Single dish & VLBA

24 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Periodo attivo in HR1099 (settembre 2004) Periodo attivo in HR1099 (settembre 2004) Single dish & VLBA Single dish & VLBA Sorgente risolta: 1mas  Le dimensioni non variano durante il flare  Modellistica del flare in progress

25 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Monitoring a Noto risultati principali HR 1099 varie epoche (non continuative) tra 1991-2004 Estrema variabilità del flusso radio Esistenza di LUNGHI (alcuni mesi) periodi quiescenti e di LUNGHI periodi attivi Solo all’interno di un periodo attivo il rate dei flares e’ molto alto Risultati in contrasto con modelli evolutivi proposti che interpretano la fase quiescente con fase finale di un flare alto flaring rate

26 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Monitoring a Noto risultati principali HR 1099 possibile correlazione tra l’andamento a lungo periodo della magnitudine V (indice della frazione di fotosfera coperta da macchie) e del flusso radio Maggiore probabilità di flares intensi nei periodi di minimo della curva V

27 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Monitoring a Noto risultati principali UX Ari varie epoche (non continuative) tra 1991-2000 Durante i periodi attivi non viene mai raggiunto il livello quiescente 1993 Periodo attivo seguito per 23 giorni. Copertura fino a 12hr/giorno

28 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Monitoring a Noto risultati principali UX Ari Fase di salita : 1 ora Fase di decadimento: 5-6 ore Se il decadimento è solo per perdite radiativa, si prevedono tempi di decadimento dell’ordine dei giorni Altri meccanismi di perdita di energia (collisioni, caduta degli elettroni in cromosfera, quindi emissione X…)

29 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana The example of UX Ari P rot =6.4379 giorni Minimo intorno a fase 0.4-0.5 interpretato come occultazione della regione attiva Localizzazione della regione attiva nella nell’emisfero della stalla K opposto alla stella G Monitoring a Noto: risultati principali UX Ari Localizzazione delle regioni emittenti Radio flares ad ogni fase +modulazione

30 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana H  H  indicatore dell’attività cromosferica GBI datas Noto datas 91cm SLN datas UX Ari H  : SLN 9÷18 ottobre 2000 5GHz Noto obs.: 11, 18 ottobre 2000 5GHz GBI obs: 23sep, 6ott 2000 BUDGET ENERGETICO H  Per la prima volta viene osservato un flare simulataneo in H  e radio L’energia liberata durante i processi non termici L’energia liberata durante i processi non termici ( E Radio =1.3 X 10 36 erg) è sufficiente a riscaldare il plasma cromosferico. Monitoring a Noto: risultati principali UX Ari Relazione Radio e altre diagnostiche

31 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Sinergia radio-Xray: AR Lac VLA+VLBA 2 epochs, 14hrs Informazioni spettrali a 5, 8.4, 15, 22 and 43 GHz Informazioni morfologiche a 8.4 GHz Osservazioni simultanee SAX Tesi di dottorato Carla Buemi (tutor Prof. Rodonò)

32 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana I=3.4, 2.8  0.06 mJy P= 1.26, 1.07 mJy/b Size  1.2  0.2 mas  4 R K Nessuna variazione strutturale

33 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Informazioni spettrali

34 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Fittato con un core-halo B c =200G N c =8 10 5 D c = 0.2 mas (unr) B h =30 G N h =3 10 4 D h = 1.2 mas …. assunto un’invecchiamento degli elettroni per e ed f

35 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana X-ray vs Radio Dalle osservazioni X T, EM T 1 =9 10 7 K, T 2 = 10 7 K EM 1 =2.3 10 53 cm -3 EM 2 =3.1 10 53 cm -3 Dalle osservazioni radio Dimensioni B Possiamo calcolare per il core e per l’halo Nei due casi abbiamo: Consistente con l’ipotesi di sorgente X e radio cospaziali

36 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Nel 2005 parte del personale scientifico dell’IRA si trasferisce presso l’OACt Formazione di una nuova generazione di radioastronomi in Sicilia L’Università di Catania attiva un corso della laurea specialistica di Radioastronomia (C. Trigilio) Oggi il gruppo di Radioastronomia Stellare dell’OACt: 4 ricercatori 4 dottorandi: L. Cerrigone, P.Manzitto, C. Siringo e S. Toscano 1 (appena) laureato S. Dolei

37 Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Catania 23-24, ottobre 2006 G. Umana Pronto ad affrontare le sfide del …futuro!