Fisica Solare e Plasmi
Il Sole è un laboratorio astrofisico naturale unico, dove la materia sussiste in uno stato di aggregazione chiamato plasma: un fluido altamente ionizzato composto da elettroni liberi e ioni. Grazie alla sua vicinanza, il Sole consente di osservare direttamente con alta risoluzione spaziale il comportamento di un plasma, in modo molto più dettagliato di quanto non sia possibile fare per altri oggetti astrofisici.
L'attività magnetica solare è il motore primario di quella che viene definita Meteorologia Spaziale. Fenomeni come i brillamenti e le espulsioni di massa coronale modellano l'ambiente interplanetario, influenzando la magnetosfera terrestre e richiedendo un monitoraggio costante per garantire l'efficienza delle nostre infrastrutture tecnologiche, dalle reti elettriche ai sistemi di navigazione satellitare.
Il lancio di sonde spaziali come Parker Solar Probe e Solar Orbiter, che analizzano in situ il vento solare e la corona, insieme con i telescopi terrestri di nuova generazione come il Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST) e il futuro European Solar Telescope (EST), mette in campo una strumentazione all'avanguardia capace di operare una diagnostica ad altissima definizione della superficie solare e, allo stesso tempo, monitorare costantemente l'eliosfera.
Spettroscopia dei plasmi e atmosfera solare
Docenti: Alessandra Giunta
La spettroscopia del plasma è un potente strumento diagnostico per comprendere le condizioni fisiche estreme dell'atmosfera solare. La nostra ricerca si concentra sull'analisi della radiazione nell’ultravioletto (UV) ed estremo ultravioletto (EUV) proveniente dal Sole per identificare "impronte digitali" spettrali uniche che rivelano la temperatura, la densità e la composizione chimica degli strati esterni della nostra stella, utilizzando modelli atomici sofisticati per interpretare l'emissione osservata. Esploriamo la fisica dell'atmosfera solare, dalla cromosfera alla corona, utilizzando i dati delle più recenti missioni spaziali solari e svolgendo un ruolo chiave nel contribuire alla comprensione del riscaldamento coronale e dell'accelerazione del vento solare.
Attività solare e meteorologia spaziale
Docenti: Alessandra Giunta
L'interazione tra plasma e campi magnetici guida i fenomeni dell'attività solare, dalle macchie solari agli archi (loop) coronali e alle protuberanze, formando le regioni attive. In presenza di campi magnetici complessi, tali regioni possono diventare instabili, rilasciando energia sotto forma di brillamenti (flares) ed espellendo plasma attraverso le espulsioni di massa coronale (CME). Questi eventi, se diretti verso la Terra, possono causare splendidi fenomeni come le aurore boreali o australi ma anche forti tempeste geomagnetiche, con un forte impatto sulle nostre tecnologie (reti elettriche, GPS, satelliti, astronauti). La nostra ricerca si concentra sullo studio della dinamica di queste regioni attive e sulle variazioni dell'ambiente Sole-Terra all'interno della Meteorologia Spaziale (Space Weather).
Strumentazione solare nello spazio e sulla Terra
Docenti: Alessandra Giunta
La linea di ricerca in fisica solare e dei plasmi dell'Università di Catania è integrata nei principali programmi internazionali per lo studio dell'attività solare e della Meteorologia Spaziale, attraverso l'utilizzo di strumentazione d'avanguardia sia spaziale che terrestre.
Nell'ambito delle missioni spaziali, il DFA partecipa attivamente ai piani osservativi e all'analisi dei dati dello spettrometro SPICE (Spectral Imaging of the Coronal Environment) a bordo della missione ESA (European Space Agency) Solar Orbiter (satellite lanciato a Febbraio de 2020 da Cape Canaveral). SPICE svolge un ruolo fondamentale nel determinare il legame fisico diretto tra i fenomeni dinamici dell'atmosfera solare e l'eliosfera. In particolare, mappando la composizione chimica del plasma, permette di correlare univocamente le sorgenti coronali osservate a distanza con le proprietà del vento solare misurate in situ dai rilevatori di particelle della sonda stessa, svelando i meccanismi di origine e accelerazione del vento che modella l'intera eliosfera.
Sul fronte delle infrastrutture terrestri, l'Università di Catania ha svolto negli anni un ruolo di leadership nell’ambito dello sviluppo dell'European Solar Telescope (EST), il futuro telescopio da 4,2 metri dedicato allo studio ad alta risoluzione dell'interazione fra plasma e campo magnetico nell'atmosfera solare. EST, promosso da ricercatori di 18 paesi europei, fra i quali l’Italia, sarà situato nelle Isole Canarie, un sito di eccellenza per le osservazioni astronomiche.
