Progetto Corona solare

Un mistero ancora irrisolto

La corona solare costituisce la parte più esterna e rarefatta dell’atmosfera del Sole. È visibile durante le eclissi solari totali, quando la Luna si frappone tra la Terra e la nostra stella, bloccando la luce del disco solare. Giacendo oltre la fotosfera solare, la cosiddetta ‘superficie’ della nostra stella, dovrebbe avere una temperatura inferiore. Tuttavia, mentre la fotosfera ha una temperatura di circa 5.500 °C, la corona raggiunge temperature di milioni di gradi! Il suo meccanismo di riscaldamento è ancora in gran parte sconosciuto, nonostante i molti studi. Si ritiene che le sue proprietà siano conseguenza del complesso campo magnetico del Sole, che dall’interno si estende nello spazio. 

Gli strumenti E-KPol e CorMag

Attivo dal 2006, il Progetto Corona solare risulta il primo progetto di ricerca istituzionale avviato a Saint-Barthélemy. È svolto in collaborazione con l’INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino (INAF-OATo). Il responsabile è il ricercatore dott. Paolo Calcidese, che è anche l’attuale responsabile delle attività di didattica e divulgazione della Fondazione.

Il Progetto Corona solare ha inizialmente contemplato il lavoro di calibrazione di due innovativi strumenti per lo studio della corona solare: lo strumento E-Kpol, che osserva la polarizzazione della luce prodotta dalla fotosfera della nostra stella e poi diffusa dagli elettroni liberi nella corona solare; lo strumento CorMag, che misura la distribuzione degli ioni di ferro sempre nella corona solare.

Gli strumenti, ideati e costruiti all’INAF-OATo, sono stati tarati con la collaborazione dell’OAVdA, comprese sessioni a Saint-Barthélemy dedicate alla messa a punto preliminare dell’apparato osservativo. Gli strumenti sono stati poi testati in occasione delle eclissi totali di Sole visibili il 29 marzo 2006 in Libia, nel deserto del Sahara al confine con il Chad, e l’11 luglio 2010 dall’atollo di Tatakoto, nella Polinesia francese. Ulteriori test sono stati compiuti, tra ottobre e novembre 2014, al Lomnicky Stit Observatory in Slovacchia, dove è installato un coronografo, cioè uno strumento in grado di riprodurre artificialmente condizioni osservative del Sole simili a quelle delle eclissi solari totali. Il ricercatore Paolo Calcidese ha partecipato alle missioni scientifiche in Libia, Polinesia e Slovacchia.

E-Kpol e CorMag sono dimostratori di tecnologie che saranno utilizzate per le missioni spaziali Solar Orbiter (SolO) e Proba-3 della European Space Agency (ESA). Solar Orbiter è stato lanciato con successo il 10 febbraio 2020 dal Kennedy Space Centre a Cape Canaveral, Florida, negli Stati Uniti. La missione è infatti eseguita in collaborazione con l’agenzia spaziale statunitense National Aeronautics and Space Administration (NASA). Il lancio di Proba-3 è invece previsto dall’ESA nel 2021.

In particolare, E-KPol ha contribuito allo sviluppo del coronografo METIS (Multi Element Telescope for Imaging and Spectroscopy, http://metis.oato.inaf.it) della missione spaziale Solar Orbiter, che studierà il Sole da approssimativamente 40 milioni di km, meno di un terzo della distanza Terra-Sole, entro il raggio orbitale del pianeta Mercurio.

Da questa postazione privilegiata, METIS osserverà la corona nella luce visibile polarizzata e nell’ultravioletto per lo studio del vento solare e sorvolerà anche i poli della nostra stella, fornendo informazioni complementari a quelli dell’analoga sonda Parker Solar Probe della NASA, che invece ha un’orbita più prossima al piano equatoriale del Sole e giungerà fino ad appena 7 milioni di km dal centro del Sole (che ha un raggio di quasi 700.000 km).

Proba-3 sarà la prima missione spaziale a utilizzare satelliti in formazione di volo con precisione sub-millimetrica per realizzare eclissi artificiali nello spazio. Nell’ambito della collaborazione scientifica per la realizzazione del coronografo ASPIICS, Proba-3 avrà a bordo uno strumento per lo studio del campo magnetico basato su CorMag.

L’esperimento ESCAPE e lo strumento AntarctiCor

Dopo E-Kpol e CorMag, dal 2017 la collaborazione dell’OAVdA con il gruppo di fisica solare dell’INAF-OATo prosegue con l’esperimento ESCAPE (Extreme Solar Coronagraphy Antarctic Program Experiment), che coinvolge anche istituti europei in Francia, Belgio, Germania. L’obiettivo è valutare la fattibilità del monitoraggio continuativo della parte più interna della corona solare, per studiarne il campo magnetico, dalla superficie terrestre e non dallo spazio.

Per realizzarlo saranno compiute osservazioni del Sole con uno speciale coronografo, AntarctiCor, posizionato alla base italo-francese Concordia sull’altopiano di Dome C in Antartide. ESCAPE è infatti finanziato dal Piano Nazionale di Ricerca in Antartide (PNRA) diretto dal Ministero per l’Istruzione, l’Università e la Ricerca (MIUR). Lo strumento si basa sul medesimo design per la parte ottica del succitato coronografo ASPIICS della missione Proba-3 dell’ESA.

Nel 2019  e nel 2020, in due diverse missioni alla base Concordia, AntarctiCor è stato testato durante l’estate australe (corrispondente all’inverno alle nostre latitudini). In entrambe le occasioni, i ricercatori di INAF-OATo si sono avvalsi della collaborazione del personale in missione alla base Concordia per il telescopio IRAIT/ITM.. Tra le due spedizione, il gruppo di lavoro ha testato lo strumento anche a Saint-Barthélemy, durante l’estate 2019 (intesa stavolta come la stagione alle nostre latitudini).