Missione internazionale

"Occhi elettronici" ticinesi
per potenziare il lavoro
del telescopio solare Sunrise III

Uno speciale pallone aerostatico ha portato il telescopio nella stratosfera, dove ha misurato l’attività solare in connessione con dieci strumenti a Terra, tra cui il polarimetro Zimpol, dell’Irsol di Locarno

di Elisa Buson

Inseguire il Sole con un pallone non è un gioco da ragazzi. Lo sanno bene gli astrofisici della missione internazionale Sunrise III, coordinata dal Max Planck Institute di Göttingen (Germania), che questa estate hanno lanciato un telescopio solare trasportato da un pallone aerostatico per osservare la nostra stella ad altissima risoluzione, in modo da svelare i processi che turbano la sua atmosfera, con conseguenze potenzialmente pericolose anche per la Terra. Per raggiungere l’obiettivo è stata organizzata una campagna osservativa su scala mondiale, per completare le osservazioni di Sunrise con quelle realizzate in simultanea da quattro sonde spaziali e ben dieci strumenti basati a Terra. Tra questi c’era anche il polarimetro ZIMPOL dell’IRSOL (Istituto ricerche solari Aldo e Cele Daccò) di Locarno, che con le sue caratteristiche di precisione uniche al mondo ha potuto dare un contributo fondamentale.

«La nostra collaborazione con il team del programma Sunrise è cominciata due anni fa», racconta la professoressa Svetlana Berdyugina, direttrice scientifica dell’IRSOL. A quel tempo il consorzio internazionale aveva già lanciato con successo le missioni Sunrise I (2009) e Sunrise II (2013): i dati raccolti, pubblicati in oltre 100 articoli su riviste scientifiche sottoposte a revisione paritaria, avevano fornito preziose informazioni per il lancio della terza missione, Sunrise III. In questo ambito, l’IRSOL avrebbe dovuto collaborare coordinando le osservazioni del suo spettropolarimetro solare ZIMPOL con quelle di Sunrise, ma purtroppo la missione fallì sul nascere: il volo del pallone aerostatico venne interrotto poche ore dopo il decollo a causa di difficoltà tecniche, ma fortunatamente il telescopio solare a bordo riuscì comunque a salvarsi senza subire danni grazie a un atterraggio verticale. Questo permise ai ricercatori di recuperare lo strumento e perfezionarlo con ulteriori aggiornamenti tecnici, in modo da ritentare il lancio nell’estate 2024 dal nord della Svezia.

Secondo i piani, il pallone aerostatico (dal diametro di 130 metri una volta gonfio di elio) avrebbe dovuto portare il telescopio solare Sunrise III nella stratosfera, a circa 37 chilometri di altezza, per osservare il Sole negli ultravioletti evitando il degrado dell’immagine dovuto alle turbolenze atmosferiche. Il volo sopra il circolo polare durante l’estate artica avrebbe permesso di osservare il Sole 24 ore su 24, con costi contenuti rispetto alle missioni spaziali, e la possibilità di recuperare tutta la strumentazione alla fine della missione. 

«La finestra di lancio era prevista da fine maggio a metà luglio di quest’anno, ma il meteo sfavorevole ha causato diversi rinvii: l’attesa è durata più di sei settimane, un periodo davvero carico di tensione», ricorda l’astrofisica Berdyugina. L’agognato via libera è poi arrivato in zona Cesarini, il 10 luglio: il pallone aerostatico si è così alzato dall’Esrange Space Center, vicino alla piccola città svedese di Kiruna, portando nella stratosfera il telescopio solare da un metro insieme a tre spettropolarimetri (per il campo visibile, l’ultravioletto e l’infrarosso) e un sofisticato sistema di stabilizzazione delle immagini, che insieme permettono di osservare la superficie solare con una risoluzione spaziale record di quasi 100 chilometri.

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Il pallone, spinto verso ovest dai venti stratosferici, ha seguito una traiettoria leggermente più lunga del previsto, atterrando dopo sei giorni e mezzo in Canada. Ricchissimo il bottino raccolto dal telescopio solare a bordo: ben 200 terabyte di dati, quasi l’equivalente di 200 giorni di osservazioni condotte con strumenti basati a terra. «Serviranno mesi per analizzarli tutti, ma il team di Sunrise che ha già iniziato a valutarli è molto soddisfatto per la loro altissima qualità», sottolinea Renzo Ramelli, vicedirettore dell’IRSOL. «Presto cominceremo anche noi a studiare i dati raccolti in modo coordinato da ZIMPOL: ogni giorno venivamo aggiornati sui target nel mirino di Sunrise e di conseguenza programmavamo le nostre osservazioni, che grazie al meteo abbastanza favorevole sono durate complessivamente una trentina di ore. A novembre è previsto un meeting con i colleghi della collaborazione che avvierà il confronto vero e proprio dei dati ottenuti dai diversi osservatori coinvolti nella campagna insieme a Sunrise».

I primi risultati dovrebbero arrivare la prossima primavera e le aspettative sono molto alte. «Ci saranno sicuramente delle scoperte interessanti», assicura Berdyugina. «Le osservazioni hanno riguardato sia le regioni del Sole in quiete sia quelle attive con macchie solari, e sono state condotte su uno strato dell’atmosfera solare spesso più di 2.000 chilometri, che va dalla superficie visibile della stella, la fotosfera, fino alla parte superiore della cromosfera, quell’anello di fuoco che vediamo durante le eclissi totali. I dati ci permetteranno di vedere le dinamiche in atto con una risoluzione mai raggiunta prima e forse potremo chiarire perché passando dalla fotosfera alla cromosfera la temperatura si impenna invece che raffreddarsi».

Comprendere a fondo le interazioni tra campi magnetici e plasma che determinano l’attività solare aiuterà anche a gestire meglio il cosiddetto “meteo spaziale”, per farsi trovare pronti in caso di espulsione di particelle cariche che possono colpire l’atmosfera terrestre causando problemi ai satelliti in orbita, alle reti elettriche e alle comunicazioni.

«Poter condurre osservazioni coordinate in simultanea è un’occasione davvero unica: la stiamo sfruttando anche nell’ambito di altre collaborazioni internazionali come quella con la sonda Solar Orbiter dell’Agenzia Spaziale Europea, che permetterà di riprendere il Sole da diverse angolazioni per ottenere immagini stereoscopiche», aggiunge Berdyugina. 

Non mancano poi le partnership internazionali volte a migliorare la precisione e l’accuratezza delle osservazioni dello stesso ZIMPOL dell’IRSOL. «Siamo appena tornati da Tenerife, nelle Canarie, dove abbiamo portato il nostro strumento per condurre una campagna osservativa di dieci giorni insieme al GREGOR Telescope, che con la sua apertura da un metro e mezzo ci ha permesso di triplicare la risoluzione delle immagini riprese», racconta Ramelli. Un’esperienza temporanea che in futuro potrebbe diventare permanente. «Stiamo già lavorando con la SUPSI – precisa infatti la direttrice scientifica dell’IRSOL – per costruire un nuovo ZIMPOL da installare in maniera stabile all’osservatorio di Tenerife, per garantirci la possibilità di effettuare osservazioni del Sole da remoto ogni volta che il meteo lo permetterà». A beneficiarne potrebbero essere non solo i ricercatori del Ticino, ma anche quelli di altri Paesi. «Recentemente abbiamo offerto a un gruppi di ricerca spagnoli la possibilità di usare il nostro ZIMPOL per i loro studi e in futuro vorremmo estendere questa opportunità anche ad altri. È una nuova direzione in cui ci stiamo muovendo – conclude Berdyugina - con l’intento di aprire una nuova fase operativa per questo strumento così unico al mondo».