Fisica interstellare ed eliosferica

Fisica interstellare ed eliosferica

Ricercatori di fisica interstellare ed eliosferica del JPL studiano il mezzo interstellare, il Sole, l’eliosfera e le magnetosfere planetarie. La loro ricerca pone le seguenti domande chiave:

  1. Come è accelerato il vento solare? In che modo le magnetosfere della Terra e di altri pianeti si uniscono al vento solare e alle atmosfere planetarie?
  2. In che modo le nuvole interstellari generano stelle e i loro dischi protostellari? Dove e come si formano i pianeti nei dischi?
  3. In che modo il gas e il ciclo di polvere tra le stelle e il mezzo interstellare governano la struttura e l’evoluzione delle galassie?

Attività di ricerca attuali

I ricercatori di JPL sono coinvolti nei seguenti compiti:

  • Riscaldamento coronale, accelerazione delle particelle e vento solare: gli impatti del Sole sulla magnetosfera e ionosfera terrestre, sui satelliti e sulle reti elettriche; i campi magnetici e le magnetosfere dei pianeti esterni
  • Evoluzione di nuvole che formano stelle, protostelle e dischi protostellari: Atmosfere di Titano ed esopianeti; firme della formazione del pianeta nei dischi protostellari; vincoli sulla formazione dei pianeti da asteroidi e comete primitivi
  • Cicli di vita delle stelle e del mezzo interstellare e loro ruolo nella struttura e nell’evoluzione della galassia dalla Via Lattea all’alto redshift: nubi molecolari e getti protostellari; fasi finali dell’evoluzione stellare; raggi cosmici galattici

Argomenti di ricerca selezionati

Doppler / Magnetograph compatto per Solar Diagnostics

Gli scienziati del JPL stanno lavorando allo sviluppo di strumenti che misurano la velocità e i campi magnetici nella cromosfera e nella fotosfera del sole, noti come magnetografi Doppler. Il concetto dello strumento è basato sul filtro magneto-ottico, che può essere progettato per avere pass-band molto strette in diverse linee di assorbimento solare utili. L’immagine sotto mostra un esempio di dati provenienti da uno strumento del genere: mostra un’immagine di intensità a sinistra, un’immagine di velocità al centro e un’immagine del campo magnetico della linea di vista a destra. Il ritaglio qui sotto mostra i dettagli del campo magnetico solare altamente strutturato in prossimità di due piccole macchie solari.

I magnetografi Doppler sono usati sia per osservazioni terrestri che spaziali: il nostro gruppo sta sviluppando una versione di volo dello strumento che sarà un fattore di 10 più leggero degli attuali strumenti di volo.

Dusty Galaxies e il mezzo interstellare

I ricercatori stanno sviluppando nuovi strumenti per studiare le proprietà del gas e della polvere tra le stelle nelle galassie nel corso della loro storia. Questo materiale interstellare alimenta stelle e nuclei galattici attivi (AGN). Il gas idrogeno primordiale sembra essere stato arricchito con elementi pesanti quando si formarono le prime stelle molto massicce. Gli elementi carbonio, ossigeno, azoto e silicio formano polvere, che blocca la radiazione ottica e quasi IR. Quindi, per gran parte della storia delle galassie, la nascita di stelle e AGN dal gas interstellare è nascosta a osservazioni a lunghezza d’onda corta. Fortunatamente, un ricco set di strumenti spettroscopici è disponibile a metà IR attraverso lunghezze d’onda sub-millimetriche per sondare queste regioni. Il gruppo sta sviluppando gli strumenti per eseguire queste misurazioni spettrali,

Il lavoro al JPL si è concentrato su uno spettrometro a reticolo sensibile per la proposta M-Class ESA-JAXA Space Telescopio infrarosso per la missione di cosmologia e astrofisica (SPICA). SPICA è un telescopio da 3,5 metri attivamente raffreddato a meno di 5 gradi Kelvin. La piattaforma a bassissimo background è particolarmente interessante per la spettroscopia extragalattica a risoluzione moderata. Lo strumento proposto per SPICA, chiamato Beamline Instrument Software Support (BLISS), potrebbe fornire una nuova capacità per la spettroscopia di rilevamento delle galassie che ha prodotto lo sfondo cosmico lontano IR e ha dato origine al nostro universo moderno. La struttura fine dell’IR e l’emissione molecolare ci raggiungono attraverso la polvere, così possono rivelare i redshift delle galassie, il contenuto di AGN, le proprietà del gas e le metallicità – in totale, la storia di queste polverose galassie.

WST / MIcRI

Il James Webb Space Telescope (JWST) sarà presto il principale osservatorio astronomico dello spazio, seguendo le orme di Hubble ma operando principalmente nella regione del rosso a metà dell’infrarosso (lunghezza d’onda 0,6 – 27 micron). Lo strumento Mid InfraRed (MIRI) funziona in un intervallo di lunghezze d’onda simile a WISE (5 – 27 micron) e sfrutterà il grande specchio di 6.5 metri di JWST. Potrebbe studiare ogni fase della storia della Via Lattea e di altre galassie, dalle prime galassie formate dopo il Big Bang, a quelle che formano le stelle nel presente.

La telecamera ad alta risoluzione Airborne Wideband-plus (HAWC +) su SOFIA
HAWC + è una fotocamera a infrarossi lontani e un polarimetro per immagini. È progettato per consentire l’imaging di luce polarizzata e non polarizzata in cinque ampie bande tra lunghezze d’onda di 40 μm e 300 μm. HAWC + esaminerà molti argomenti, tra cui:

  • Stime dell’intensità del campo magnetico e dello spettro di potenza turbolenta nelle nubi molecolari vicine
  • Efficienza dell’allineamento della granella di polvere
  • Configurazione del campo magnetico del Centro Galattico
  • Polarizzazione e (potenzialmente) l’orientamento del campo magnetico primario dei dischi e delle buste a stella T Tauri
  • Struttura magnetica nel mezzo interstellare denso di galassie luminose vicine.

HAWC + otterrà mappe di polarizzazione e immagini con migliaia di vettori in una frazione di un singolo volo SOFIA.

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