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Cicli di macchie e Cicli di macchie e diagrammi Butterfly diagrammi Butterfly stellari stellari Sergio Messina 11 Maggio 2004

Cicli di macchie e diagrammi Butterfly stellari

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Cicli di macchie e diagrammi Butterfly stellari. Sergio Messina 11 Maggio 2004. La fotosfera del Sole è caratterizzata dalla presenza di macchie le cui caratteristiche sono ben note grazie alla vicinanza alla Terra. In particolare:. Il caso solare. - PowerPoint PPT Presentation

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Cicli di macchie e diagrammi Cicli di macchie e diagrammi Butterfly stellariButterfly stellari

Sergio Messina

11 Maggio 2004

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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)

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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?

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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).

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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

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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

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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

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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

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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

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Dipendenza delle macchie Dipendenza delle macchie dall’etàdall’età

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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

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Cicli stellariCicli stellari

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Diagrammi Butterfly stellariDiagrammi Butterfly stellari

Page 14: Cicli di macchie e diagrammi Butterfly stellari

Diagramma Butterfly ‘Diagramma Butterfly ‘anti-solare’anti-solare’

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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

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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

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Tesi di ricerca

Tempo previsto: > 7 mesi

Prerequisiti: Astronomia, Astrofisica, Fisica solare

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