Dr. Isabella Pagano INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Attività magnetica nell’UV: da IUE.

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1 Dr. Isabella Pagano INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Attività magnetica nell’UV: da IUE a WSO/UV

2 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica La radiazione Ultravioletta Inizio anni ‘80:si rende possibile l’accesso a dati nelle bande X e UV Sviluppo di una collaborazione internazionale “catalizzata” da IUE “Cool Stars Mafia” (orribile scelta il termine mafia, una concessione all’humor dei colleghi americani)  “Cool Stars Consortium” Principali risultati scientifici e sviluppi Inizio anni ’90: attenzione verso lo sviluppo di nuova strumentazione per l’UV: Spectrum/UV, UVISS, WSO/UV Eredità Sommario

3 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica 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.

4 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica (a) A cool, invisible galactic gas cloud called Rho Ophiuchi. At a temperature of 60 K, it emits mostly low-frequency radio radiation. (b) A dim, young star (shown red in the inset photograph) near the center of the Orion Nebula. The star's atmosphere, at 600 K, radiates primarily in the infrared. (c) The Sun's surface, at approximately 6000 K, is brightest in the visible region of the electromagnetic spectrum. (d) A cluster of very bright stars, called Omega Centauri, as observed by a telescope aboard the space shuttle. At a temperature of 60,000 K, these stars radiate strongly in the ultraviolet. Fotografia nell’ultravioletto dello stesso ammasso. Sono visibili adesso le stelle più calde, di temperatura circa 60000 K. 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.

5 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Il Sole visibile e il Sole UV Visibile Ultravioletto

6 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica 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. L’atmosfera esterna delle stelle fredde

7 Lo spettro UV fornisce informazioni sulle atmosfere esterne delle stelle fredde Ly- He I C II Si IV C IV O IV O V O VI Ne VIII Fe XXI Mg X UV Continuum C I, Mg II, Si I T, N from Vernazza et al. (1981) ApJS 45, 635

8 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica 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.

9 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Il cielo UV prima di IUE Copernicus 1972 – 1981 551 oggetti

10 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Le sorgenti osservate da IUE

11 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Cromosferere e RT stellari: spettro UV Tipico spettro UV di una stella attiva AU Mic (dM1e) SW/IUE Ly-alpha NV O I C II Si IV C IV C I He IISi II C III M1 V

12 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica 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.

13 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica 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”

14 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

15 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Riunione del CSM Ottobre 1993, Pennsylvania Fotografia fornita da J.E. Neff

16 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica 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

17 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica 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

18 Osservazioni multibanda di Ty Pyx Neff, Pagano, Rodonò et al. 1996 A&A 310, 173

19 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Monitoraggio delle righe cromosferiche

20 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Mappe della cromosfera di AR Lacertae

21 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Neff, Walter, Rodonò & Linky 1989, A&A 215, 79 Mappe della cromosfera

22 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Plages: flussi superficiali

23 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Pagano, Rodonò et al. 2001 A&A 365, 128 Materiale a T e ~10 4 K in prossimità del punto Lagrangiano L1; Protuberanze che assorbono la radiazione cromosferica; Cospazialità tra strutture a diverse temperature. Regioni brillanti anche a grande distanza dalla fotosfera: 0.3-1.3 R kstar Mappa X AR Lac K0 IV + G2 IV Mappe cromosferiche: risultati generali

24 Continuous coverage with IUE  IUE provided the 1st uninterrupted light curves of stars for more than 24 hours continuously.

25 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Mappe cromosferiche di HR 1099 Busà, Pagano, Rodonò, Neff, Lanzafame, 1999, A&A 350, 571 Come mostrato dalla fotosfera, la regione polare della stella attiva nel sistema HR 1099 è molto brillante anche nelle righe cromosferiche. Le mappe ottenute sono la base di partenza per modelli fisici della cromosfera (talk di Lanzafame)

26 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Flares osservati con IUE

27 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica 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.

28 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Osservazioni X con BeppoSAX La curva di luce nella banda 1.7- 10 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. Rodonò et al. 1999

29 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Osservazioni X con RXTE

30 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica HST-STIS E140M 114-173 nm (~ 0.3 Å) AU Mic dM1e V=8.6 (Pagano et al. 2000, ApJ 532, 497)

31 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica 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 H 2 (Pagano et al. A&A 415, 331, 2004)

32 Dinamica della cromosfera e della RT Doppler-shift delle righe cromosferiche e di TR –Comportamento di tipo solare in stelle dwarfs e in giganti attive –Dinamica non-solare in stelle dMe “estremamente attive”. G2 V dM1e Pagano et al. 2006, ESA-SP in press Pagano et al. 2004, A&A 415, 331 Pagano et al. 2000, ApJ 532, 497 G8 V

33 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica 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 G2 V M2 Ve

34 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica  Vr  0   Corona stazionaria  Larghezza non termica < velocità del suono    Riscaldamento coronale NON connesso con moti supersonici. AU Mic dM1e R5000 0 Pagano et al. 2000, ApJ 532, 497

35 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Quali esperimenti nel futuro Per quanto riguarda l’ultravioletto classico (100- 300 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.

36 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Implementazione di strumentazione per l’UV Juno  Galex Spectrum UV UVISS WSO/UV

37 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)

38 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica UVISS spettroscopia & imaging

39 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica 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

40 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica 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(?)

41 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Field Camera Unit CameraRangeFocal 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 OCVisibletbd As large as possible 0.03/pix el 0.1 Specifiche

42 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica 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.

43 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Lavochkin Association Mosca maggio 2002

44 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica 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.

45 Catania, 24 Ottobre 2006La figura di Marcello Rodonò nella ricerca astrofisica Grazie! Athens, Georgia, ottobre 1993, 8° Cambridge Workshop on Cool Stars, Stellar Systems and the Sun