Cultura

Lo studio del clima spaziale con Solaris: intervista ad Alberto Pellizzoni

di Redazione

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Solaris è un progetto scientifico e tecnologico mirato allo sviluppo di un sistema intelligente di monitoraggio solare ad alte frequenze radio basato su tecniche di imaging con singola antenna.

L’Osservatorio Solaris è progettato per operare in Antartide, offrendo condizioni di osservazione uniche (bassissima opacità del cielo e lunghe esposizioni solari), consentendo un monitoraggio solare senza precedenti. Il monitoraggio sarà realizzato attraverso tecniche avanzate di imaging con singola antenna a frequenze radio, che consentono di mappare l’intero disco solare in meno di 30 minuti. Ciò apre la strada all’identificazione e all’analisi spettrale delle regioni solari attive prima, durante e dopo l’insorgere di tempeste solari.

L’Osservatorio Solaris sarà il primo radiotelescopio solare in grado di offrire un monitoraggio continuo e di raccogliere e diffondere dati in sinergia con la rete nazionale e internazionale di strutture meteorologiche spaziali esistenti.

S-citizenship ha intervistato Alberto Paolo Pellizzoni, ricercatore INAF e coordinatore scientifico di Solaris, che ci ha raccontato com’è nato l’Osservatorio, qual è il suo funzionamento e cosa si prevede per il suo futuro.

Com’è nata l’idea dell’Osservatorio astronomico Solaris?
L’Osservatorio Solaris si occupa di monitorare il Sole nella banda radio. Studiare il Sole nella banda radio è molto interessante e lo facciamo già con strumenti molto più grandi, per esempio in Sardegna abbiamo il Sardinia Radio Telescope, un telescopio che ha una parabola di 64 metri ed è un gigante in confronto ai piccoli radiotelescopi di Solaris. 

Studiare il Sole è utile perché se osserviamo dei cambiamenti nell’atmosfera solare, riusciamo poi a prevedere fenomeni interessanti anche per la climatologia spaziale, fenomeni che poi vanno a interessare il nostro stesso pianeta, le nostre tecnologie in orbita e così via. In più, queste variazioni dell’attività solare sono interessanti anche per studiare il clima, perché il Sole è una forza importante per il clima terrestre ed è una stella variabile.

Quindi, questa esigenza non è legata esclusivamente all’interesse scientifico di scoprire meccanismi fisici e astrofisici che regolano il Sole e la sua variabilità, ma anche, essendo il Sole la nostra stella, a capire come impatta su di noi. 

Ma perché non ci siamo accontentati di osservare il Sole con questi grossi radiotelescopi? La prima limitazione è che questi grossi telescopi sono posti in regioni in cui il Sole non è osservabile 24 ore su 24.

La seconda è che in queste regioni spesso ci sono cattive condizioni osservative, come la cosiddetta “opacità atmosferica”, e le alte frequenze radio sono assorbite dal vapore acqueo dell’atmosfera. Al contrario, quando si osserva in regioni con condizioni particolari come in Antartide, questo problema è molto minore e si può osservare con buone condizioni metereologiche. 

La terza limitazione di questi grossi strumenti è il fatto che non sono pensati solo per osservare il Sole, ma anche i buchi neri, le galassie e tante altre cose. Anzi, li abbiamo dovuti modificare per osservare anche il Sole. Noi invece avevamo la necessità di un monitoraggio continuo e quindi è nata l’idea di applicare queste tecniche osservative delle radio solari su telescopi più piccoli. Per più piccoli si intende che hanno una parabola di pochi metri, circa 3.

Se collocati ai poli, questi telescopi più piccoli e più semplici possono, durante l’estate antartica, avere sempre il Sole sopra l’orizzonte, permettendoci di osservarlo con continuità, praticamente quasi 24 ore su 24.

In che modo il sistema di monitoraggio solare Solaris utilizza le tecniche di imaging a singola antenna ad alte frequenze radio per ottenere dati dettagliati?
Rispetto ad altre tecniche radio il principio utilizzato da Solaris è relativamente più semplice e intuitivo. Il radiotelescopio punta in diverse regioni del Sole come per creare un mosaico di tante piccole misure eseguite ogni decina di millisecondi. Alla fine, mettendo insieme questo mosaico di misure otteniamo l’immagine. Il radiotelescopio fa come delle continue scansioni lungo il Sole in varie direzioni finché non ne completa la copertura e questo può richiedere diverse decine di minuti per completare l’intero disco e avere l’immagine.

Poi questa immagine può essere analizzata, calibrata e sovrapposta anche alle immagini che si vedono con i telescopi ottici per confronto e ulteriore analisi. Questo avviene alle alte radiofrequenze. Il segnale viene raccolto dalle parabole, che non funzionano molto diversamente da quelle usate per le comunicazioni tra gli utenti. In questo caso, però, sono molto più sensibili e dedicate all’osservazione degli astri.

Quali sono i vantaggi di Solaris per la comprensione del clima spaziale rispetto ad altri sistemi disponibili attualmente?
Studiare il clima spaziale riguarda spesso l’osservazione degli effetti che ha sulla Terra quando i fenomeni sono già accaduti. Noi andiamo direttamente a osservare la fonte, cioè là dove nasce il fenomeno. Quando noi osserviamo una variazione di una determinata regione solare che può lasciare presupporre l’arrivo di una tempesta solare, la osserviamo ore, se non addirittura giorni prima che accada, che è un grosso potenziale.

Chiaramente è tutto molto più complicato, perché osservando la sorgente, quello che dopo arriva alla Terra subisce altre trasformazioni nell’interazione con la nostra atmosfera. Quindi è necessaria anche l’osservazione della ionosfera, di radar, del misuratore di particelle che abbiamo e così via quando il fenomeno è ormai già arrivato. Ma queste osservazioni radioastronomiche direttamente dalla sorgente fanno un passo in più cercando di cogliere il fenomeno quando nasce.

In particolare, noi pensiamo di aver trovato un metodo che consente di prevedere l’arrivo di tempeste solari intense quando osserviamo determinate variazioni nello spettro delle regioni attive solari. Il Sole è in continuo movimento e quando misuriamo alcune variazioni particolari di queste strutture, come dei blob più attivi e più luminosi, possiamo provare a prevedere l’arrivo di una tempesta solare.

Quali sono i piani prospettici per l’implementazione del sistema Solaris anche nell’emisfero settentrionale per consentire il monitoraggio solare durante tutto l’anno?
È vero che in Antartide il Sole è sopra l’orizzonte, ma solo durante l’estate antartica. Il resto dell’anno è un peccato non avere possibilità di monitoraggio e per questo vorremmo proporre uno strumento solare anche nell’emisfero nord. Dei colleghi scandinavi hanno manifestato molto interesse, tant’è che ho partecipato a un incontro a Stoccolma organizzato dell’ambasciata italiana con colleghi interessati a Solaris anche nell’emisfero nord per aiutarci a capire dove collocarlo, se in Svezia o in Norvegia o chissà, e farne uno studio. In questo caso, infatti, andrebbe costruita una stazione da zero, mentre l’Osservatorio Solaris in Antartide è un riuso di vecchia strumentazione già esistente ma ancora molto valida che stiamo adattando al Sole. Nell’emisfero nord invece servirebbe costruire una nuova stazione, che è un vantaggio, perché possiamo definire il tutto con i parametri che sarebbero ideali, ma ciò richiede anche molte più risorse.

Inoltre, non c’è solo la stazione settentrionale, ma intendiamo operare anche con un altro radiotelescopio che è collocato in alta montagna sulle Alpi, in Val d’Aosta, sopra i tremila metri. Qui testeremo la strumentazione prima di puntarla in zone più remote, perché l’alta montagna è sempre un ambiente estremo, però più accessibile. Probabilmente i primi test li faremo con strumentazione posta in Valle d’Aosta. Quando tutto funzionerà saremo pronti per l’Antartide e più avanti anche per l’emisfero settentrionale. 



Alberto Pellizzoni è nato a Milano nel 1971. La sua formazione e carriera sono state principalmente focalizzate sullo sviluppo, il funzionamento e la gestione di strumentazione astrofisica, nonché sulla ricerca scientifica. Ha collaborato con importanti istituzioni in Italia, tra cui il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). Dal 2008, presta servizio come ricercatore a tempo indeterminato presso l’INAF.
Il suo contributo include attività come simulazioni e calibrazioni degli strumenti, nonché lo sviluppo di strumenti per l’analisi dei dati scientifici utilizzati sia in strutture a terra che in missioni spaziali. Gli interessi scientifici di Pellizzoni spaziano dalle sorgenti galattiche compatte alla fisica solare. Negli ultimi anni, si è concentrato su progetti tecnologici e scientifici legati allo sviluppo di tecniche di radio imaging solare e alla progettazione di strumentazione per il monitoraggio del Sole.

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Aggiornato il 05/15/2024

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