cicli di macchie e diagrammi butterfly stellari sergio messina 11 maggio 2004
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Cicli di macchie e diagrammi Cicli di macchie e diagrammi Butterfly stellariButterfly stellari
Sergio Messina
11 Maggio 2004
Il caso solareIl caso solareLa fotosfera del Sole è caratterizzata dalla presenza di macchie le cui caratteristiche
sono ben note grazie alla vicinanza alla Terra.In particolare:
La rotazione determina variazioni del flusso di energia 0.2% W/m2
L’area totale delle macchie varia nel tempo in modo ciclico: 11 yr, 100 yr, 200 yr
La posizione delle macchie varia in modo ciclico (latitudine delle macchie 400 )
Temperatura 3800-4800 (ombra-penombra)
ProblematicaProblematicaQueste caratteristiche dell’attività magnetica sono osservate sul Sole,
quindi su una stella con valori noti dei parametri fisici globali
Si vuole rispondere a due quesiti sulle caratteristiche dell’attività magnetica:
1) L’attività solare è tipica di tutte le stelle con caratteristiche fisiche uguali ?
2) Quale caratteristiche avrebbe l’attività solare se il Sole avesse valori diversi dell’età, della rotazione, della temperatura efficace, della metallicità, della gravità superficiale?
Caso stellareCaso stellareLa risposta ai due quesiti può venire dalle osservazioni stellari:
Osservando stelle sia di tipo solare sia
con valori diversi dei parametri globali
(massa, rotazione, gravità, …) si può
determinare come anche le
caratteristiche dell’attività magnetica
(area macchie, posizione, temperatura,
cicli…) variano e scoprire se il Sole abbia
un comportamento tipico o peculiare.
In particolare, la dipendenza dell’attività magnetica dall’età permette di
ricostruire la storia passata del Sole, quando era ancora una stella
giovane, e quindi di investigare i suoi effetti sul paleo-clima terrestre (e
non solo).
Stato dell’arte della ricercaStato dell’arte della ricercaA partire dagli anni ’60 presso l’INAF-OAC sono iniziate osservazione fotometriche sistematiche di un numeroso campione di stelle con i telescopi 31-cm e 91-cm di SLN, 50-cm ESO, 25-cm Phoenix, e APT80 di SLN
Le stelle attualmente monitorate sono circa 70 e distribuite nel Diagramma HR
APT80 Phoenix-25
Alcuni risultati rilevantiAlcuni risultati rilevantiLe stelle dei tipi spettrali GKM mostrano
presenza di macchie
area totale delle macchie dipende dalla velocità di rotazione
area totale delle macchie dipende dalla massa
area totale diminuisce con l’età, per effetto del frenamento magnetico e
perdita di momento angolare
area totale varia nel tempo, anche in modo ciclico in analogia al caso solare
esistono diagrammi Butterfly stellari, sia di tipo solare (diagramma
Butterfly) sia di tipo opposto
Presenza di macchiePresenza di macchieLa fotosfera delle stelle di tipo G, K, M è macchiata.La rotazione modula la visibilità delle macchie e, di conseguenza, anche il flusso di radiazione (minimo quando la stella presenta l’emisfero più macchiato). L’ampiezza della modulazione di flusso (ossia l’ampiezza della curva di luce) dipende, entro certi limiti, dall’area totale delle macchie: ampiezza area macchiata
Dipendenza delle macchie Dipendenza delle macchie dalla rotazionedalla rotazione
Al diminuire del periodo di rotazione aumenta l’area delle macchie e, quindi anche l’ampiezza della curva di luce
Prot 1dProt 27d
Dipendenza delle macchie dalla massaDipendenza delle macchie dalla massaL’area delle macchie e, quindi, l’ampiezza della curva di luce cresce al diminuire della massa fino alle stelle di tipo K per poi diminuire nelle stelle di tipo M
Prot 5d
Tipo spettrale = F
Prot 5d
Tipo spettrale = K
Dipendenza delle macchie Dipendenza delle macchie dall’etàdall’età
Cicli di macchieCicli di macchie
Come nel caso solare, stelle di tipo spettrale avanzato mostrano variazioni cicliche dell’area totale delle macchie, con conseguente variazione ciclica della magnitudine osservata
Cicli stellariCicli stellari
Diagrammi Butterfly stellariDiagrammi Butterfly stellari
Diagramma Butterfly ‘Diagramma Butterfly ‘anti-solare’anti-solare’
Correlazione con i parametri stellariCorrelazione con i parametri stellari
Le relazioni empiriche permettono di testare e migliorare i modelli dinamo dell’attività solare e stellare
Proposta di TesiProposta di Tesi1) Scegliere la stella da studiare
2) Cercare la fotometria storica dalla letteratura
3) Determinare i periodi fotometrici
4) Costruire eventuale diagramma Butterfly
5) Costruire mappe della fotosfera (Codice Lanza et al.)
6) Determinare presenza, durata e ampiezza dei cicli di macchie e longitudini attive
Tesi di ricerca
Tempo previsto: > 7 mesi
Prerequisiti: Astronomia, Astrofisica, Fisica solare
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