Lancio avvenuto, Cheops è in volo | MEDIA INAF

Lanciato alle 9:54 ora italiana dallo spazioporto di Kourou, in Guyana francese, a bordo di un razzo Soyuz, Cheops osserverà più di 7mila stelle nei 3 anni e mezzo di durata nominale della missione. Missione a importante partecipazione dell’Italia, con l’Inaf, l’Università di Padova e l’Asi, sarà il nostro misura-pianeti, un satellite dedicato alla caratterizzazione di mondi di piccole dimensioni

L’istante del decollo dallo spazioporto di Kourou. Crediti: ArianeSpace

È finalmente iniziata, dopo un rinvio tecnico, l’avventura scientifica di Cheops, il satellite dell’Agenzia spaziale europea (Esa) destinato a studiare i pianeti extrasolari. Cheops, missione che vede una importante partecipazione dell’Italia, con l’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), l’Università di Padova e l’Agenzia spaziale italiana (Asi), sarà il nostro misura-pianeti, un satellite dedicato alla caratterizzazione di esopianeti di piccole dimensioni che transitano davanti alla loro stella madre. Un compito reso possibile grazie all’accuratissima strumentazione di bordo, che comprende un telescopio hi-tech progettato e realizzato in Italia. Grazie a esso, Cheops riesce a percepire la piccolissima variazione di luminosità delle stelle durate il passaggio dei pianeti davanti a esse, delle vere e proprie mini eclissi. Per raggiungere i suoi obiettivi, Cheops è stato progettato per misurare la variazione della luminosità di una stella con una precisione di appena qualche decina di parti per milione.

Lanciato dallo spazioporto di Kourou, in Guyana francese, a bordo di un razzo Soyuz insieme a un altro satellite di osservazione della Terra dell’Asi e del ministero della Difesa, Cosmo-SkyMed Seconda Generazione, Cheops osserverà più di 7mila stelle nei 3 anni e mezzo di durata nominale della missione. Il programma scientifico della missione è caratterizzare i pianeti extrasolari e mira ad ottenere un set di dati unici che ci consentiranno di migliorare le nostre conoscenze sulla formazione ed evoluzione dei pianeti; per molti esopianeti di cui è già nota la massa, Cheops fornirà la misura accurata della loro dimensione. In questo modo sarà possibile determinare la densità e quindi la struttura interna di questi pianeti, ovvero capire se essi siano rocciosi, gassosi o di ghiaccio e quindi stabilire se vi siano condizioni tali da ospitare la vita.

«Il 7 gennaio avremo i primi dati dallo strumento, quindi staremo ancora un po’ con il fiato sospeso prima di avere conferma che tutto funzioni come programmato. Poi inizierà l’analisi dei dati, un’avvincente avventura che ci permetterà di comprendere la natura di questi mondi, i meccanismi che presiedono alla loro formazione ed evoluzione, quali di essi abbiano atmosfere da investigare in futuro con Elt, Jwst e Ariel per la ricerca di molecole interessanti e possibili traccianti della vita», dice Isabella Pagano, direttrice dell’Inaf di Catania, responsabile in Italia per Cheops e project manager del telescopio.

Rappresentazione artistica del satellite in volo. Crediti. Esa / Atg Medialab

«Il satellite Cheops ha raggiunto la sua orbita operativa», commenta Barbara Negri, responsabile dell’Unità esplorazione e osservazione dell’universo dell’Asi, «e inizierà a breve ad inviare importanti informazioni per lo studio degli esopianeti. La missione Cheops inaugura l’attività europea di ricerca di esopianeti dallo spazio e farà da precursore alle successive missioni Plato e Ariel. Questo importante risultato raggiunto dall’Asi in sinergia con la comunità scientifica e con l’industria nazionale conferma la leadership riconosciuta al nostro Paese nel campo della realizzazione di sistemi ottici spaziali».

La missione Cheops nasce dalla collaborazione di scienziati e ingegneri, istituti di ricerca, università e industrie, di undici paesi europei guidati dall’Esa e dalla Svizzera. L’Italia, anche grazie al supporto dell’Asi, ha un ruolo di primaria importanza in Cheops, sia per il contributo allo strumento sia per l’apporto scientifico. I ricercatori dell’Inaf a Catania e a Padova hanno elaborato il progetto ottico del telescopio, e affiancato l’industria selezionata dall’Asi – un raggruppamento temporaneo di imprese formato da Leonardo, Thales Alenia Space e MediaLario – per la realizzazione degli specchi, dell’ottica di back-end, e per le operazioni di integrazione, allineamento e test del telescopio, il cui modello di volo è stato consegnato al Consorzio Cheops – capitanato dall’Università di Berna – nel maggio del 2017.

La stazione di controllo del satellite (Mission Operation Center) si trova a Madrid, mentre il centro di raccolta ed elaborazione dei dati (Science Operation Center) si trova a Ginevra, da dove saranno smistati a tutti gli scienziati che lavorano al progetto. Un archivio di backup (mirror archive) per i dati scientifici si trova in Italia, all’Asi Space Science Data Center.

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Così nasce una spicola | MEDIA INAF

 

Il Sole visto ai raggi X dal satellite Yohkoh nel 1992. L’emissione ai raggi X è possibile solo con temperature estremamente alte, infatti si vede perfettamente come la corona, che circonda il Sole come una nube, sia molto più calda rispetto alle sottostanti cromosfera e fotosfera. Crediti: Yohkoh, Nasa, Montana State University

Data la sua vicinanza e, soprattutto, la sua importanza per il nostro pianeta, il Sole è certamente uno degli oggetti più osservati e monitorati dai telescopi di tutto il mondo, molti dei quali dedicati solo alla sua osservazione. Uno dei paradossi della nostra stella è l’enorme differenza di temperatura tra la sua superficie apparente (fotosfera) che si aggira intorno ai 5700 gradi centigradi, e la zona esterna della corona, che può arrivare a molti milioni di gradi. Nel mezzo, la cromosfera a fare da ponte tra le due. Di sicuro si sa che c’entra il magnetismo, ma i meccanismi sono ancora poco chiari.

Uno nuovo studio – basato sulle immagini del Big Bear Solar Observatory (Bbso) del New Jersey Institute of Technology (Njit) e appena pubblicato su Science – propone alcuni interessanti elementi per ricostruire il meccanismo di trasferimento dell’energia dalla fotosfera alla corona. Scenario di base di queste osservazioni sono i granuli solari, ovvero le celle convettive di circa mille km di diametro che ricoprono la fotosfera, generandosi e dissipandosi in continuazione ogni poche ore secondo lo schema convettivo di Rayleigh–Bénard.

Per determinare i meccanismi fisici che riscaldano l’atmosfera superiore del Sole era necessario disporre di immagini ad alta risoluzione. Immagini che era impossibile ottenere fino alla costruzione, presso il Bbso, del telescopio da 1,6 metri Goode Solar Telescope, costruito nel 2009 e attualmente il più grande telescopio solare operativo al mondo. Con le nuove immagini ottenute con lo strumento Niris (near infrared imaging spectropolarimeter), i ricercatori hanno infatti individuato con minuzia di dettagli quella che sembra essere l’origine del riscaldamento della corona, ovvero i getti di plasma magnetizzato, già noti come spicole, che sgorgano come geyser dalla fotosfera del Sole generando, stando allo studio, effetti fin nella corona.

Nei rettangoli neri il riscaldamento coronale derivate dall’emissione delle spicole nella sottostante zona della cromosfera. Crediti: Njit

Le spicole analizzate nello studio sono getti di plasma relativamente piccoli che esplodono continuamente sulla ribollente fotosfera, raggiungendo altezze tra 200 e 500 chilometri. La loro durata è piuttosto breve, varia infatti da uno a dodici minuti, mentre le velocità di eiezione vanno dai 15 ai 40 km al secondo, con meno frequenti picchi fino a 100 km/s associati a durate inferiori al minuto. Le spicole sono presenti in modo costante sulla superficie del Sole, addirittura nell’incredibile numero di un milione a ogni istante, e non dipendono, ad esempio, dalla presenza o meno di macchie solari.

Il risultato dello studio consiste nell’aver confermato quella che in due lavori precedenti era stata un’intuizione indimostrata per mancanza di strumenti sufficientemente sensibili, ovvero la correlazione spazio-temporale tra la nascita delle spicole e l’incontro di polarità magnetiche opposte sulla fotosfera. «Le osservazioni mostrano chiaramente che quando i campi magnetici con polarità opposte si riconnettono nella bassa atmosfera del Sole, questi getti di plasma vengono espulsi con forza», spiega il fisico solare Wenda Cao, direttore del Bbso e coautore dell’articolo. «Questa è la prima volta che vediamo prove dirette di come vengono generate le spicole. Abbiamo rintracciato queste caratteristiche dinamiche nella linea spettrale H-alfa fino al footpoint [punto base, ndt] del fenomeno, dove abbiamo misurato i campi magnetici, catturato la migrazione degli elementi magnetici emergenti e verificato la loro interazione con i campi magnetici esistenti di polarità opposta».

Per poter provare che le spicole fossero effettivamente alla base del riscaldamento coronale occorreva, tuttavia, monitorare e tracciare il trasporto di energia verso la corona attraverso l’osservazione di variazioni della sua temperatura. A questo scopo sono state dunque utilizzate le immagini catturate nello spettro dell’ultravioletto estremo dal Solar Dynamics Observatory della Nasa. I risultati hanno confermato un effettivo riscaldamento della corona a seguito della generazione di spicole, ma resta, conclude lo studio, il dubbio se questo trasferimento di energia sia effettivamente sufficiente a scaldare la corona in modo così accentuato. Staremo a vedere.

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