Fisica della corona confinata

In questo campo l'interesse si è incentrato sulla comprensione della morfologia, delle condizioni fisiche e della dinamica delle strutture coronali sia in condizioni stazionarie (cioè gli archi coronali in quiete, le regioni attive) sia nel corso di eventi transitori come i brillamenti e i Coronal Mass Ejections. L'approccio adottato comprende l'analisi teorica e interpretazione fisica delle strutture e dei fenomeni coronali tramite modelli, l'analisi di osservazioni coronali X e UV da satellite, e il confronto dettagliato dei modelli con le osservazioni.

La maggior parte dell'emissione in raggi X della corona solare proviene da archi coronali in cui plasma caldo a milioni di gradi è confinato dal campo magnetico solare. In tali condizioni, le caratteristiche e i tempi scala dell'emissione in raggi X sono in gran parte determinate dalla fluidodinamica del plasma: per tale motivo modelli puramente fluidodinamici di plasma si sono rivelati preziosi strumenti teorici e di diagnostica e hanno fornito vincoli cruciali per comprendere i meccanismi fisici in gioco.

Le ricerche riguardanti la fisica della corona confinata sono state stimolate negli ultimi anni dalla acquisizione di dati di sempre maggiore qualità da diversi satelliti, in particolare da Yohkoh, che ha monitorato la corona e i brillamenti solari in continuazione nel corso di un intero ciclo solare (1991-2001), dal SOlar and Heliospheric Observatory (SOHO), che dal 1995 fornisce una messe di informazioni soprattutto di carattere spettroscopico sulla corona interna ed esterna, e dal Transition Region And Coronal Explorer (TRACE), lanciato nel 1998, che permette di studiare la struttura fine della corona e di evidenziarne la forte filamentazione grazie alla sua elevata risoluzione spaziale ($1''$). Nel corso del 2006 è stato lanciato il satellite solare Hinode (Fig. 1 HINODE), frutto di una collaborazione Giappone/USA/Europa. Il satellite contiene tre strumenti principali, due telescopi ad alta risoluzione, uno ottico e uno nei raggi X, e uno spettrometro EUV a immagine. Da parte italiana, INAF/Osservatorio Astronomico di Palermo ha contribuito con la calibrazione a terra dei filtri del telescopio X, e G. Peres è co-Investigator dello strumento.

Figura: Il satellite Hinode con a bordo lo strumento X-Ray Telescope (XRT) alla cui calibrazione ha collaborato il gruppo di INAF/Osservatorio Astronomico di Palermo.

Si perseguono linee di ricerca che fanno e faranno continuo riferimento ai dati di queste missioni, utilizzandoli estesamente, sia attraverso studi più prettamente incentrati sull'analisi dei dati, sia attraverso studi che invece legano tale analisi ad un modellaggio dettagliato delle strutture e dei fenomeni osservati e alla sintesi dai modelli di quantità osservabili da confrontare con i dati.

Tale approccio è stato estensivamente applicato ad esempio allo studio dei brillamenti coronali, che desta da tempo grande interesse nel gruppo dell'OAPA e della sezione di Astronomia del Dip.SFA/Palermo. I brillamenti consistono in rapidi aumenti di luminosità di zone ristrette della corona solare, seguiti da una più lenta e graduale diminuzione. I brillamenti possono raggiungere luminosità uguali o maggiori dell'intera corona della stella e temperature superiori a 10 milioni di gradi (MK). Il gruppo ha condotto numerosi studi sui brillamenti solari, con l'utilizzo di sofisticati modelli fluidodinamici di archi coronali.

Figura: Arco coronale (indicato con una freccia) osservato con diversi strumenti: i filtri a 171 Å, 195 Å e 284 Å  di TRACE, e il filtro Al/Mg/Mn di Yohkoh/SXT. I toni di grigio sono invertiti (le zone più scure sono quelle dove l'emissione è maggiore). L'arco è situato nella regione indicata nell'immagine dell'intero disco solare.