Sono in corso di pubblicazione sulla rivista Astronomy & Astrophysics i primi due articoli scientifici ottenuti con i dati del coronografo Metis a bordo della sonda Solar Orbiter: “First light observations of the solar wind in the outer corona with the Metis coronagraph” e “Cosmic-ray flux predictions and observations for and with Metis on board Solar Orbiter”.

Il primo articolo analizza le immagini della corona solare estesa ottenute per la prima volta simultaneamente nella luce visibile polarizzata (580-640 nm) e nell'ultravioletto (riga Lyman-α dell’idrogeno neutro a 121,6 nm) dal coronografo Metis il 15 maggio 2020.

L’analisi ha fatto ricorso alla tecnica del Doppler dimming, che permette di misurare la velocità del vento sul piano del cielo in base all’attenuazione dell’intensità della riga in emissione Lyman-α rispetto all’intensità prevista per una corona statica (senza vento) a partire dai parametri fisici della corona solare, tra cui la densità elettronica del plasma dedotta dalle immagini in luce polarizzata.

È stato così ottenuto il primo ‘scatto istantaneo’ della velocità del vento che viene accelerato nella corona solare. Grazie a queste osservazioni è stato possibile identificare le regioni della corona solare dove ha origine il vento solare cosiddetto ‘lento’ (cioè con velocità misurate in prossimità della Terra comprese tra i circa 300-400 km/s).

Le mappe globali ad alta risoluzione spaziale e temporale della velocità del vento solare in corona evidenziano uno strato più denso ampio circa 20°, centrato su uno streamer equatoriale quieto, struttura che si estende in corona sopra il lembo est del disco solare, dove il vento lento ha una velocità di circa 160 km/s in un intervallo di distanza dal centro del Sole che va da 4 a 6 raggi solari. Nelle regioni adiacenti lo strato a più alta densità, la velocità del vento aumenta rapidamente, segnando la transizione tra vento lento e vento veloce nella corona.

Il secondo articolo presenta uno studio delle tracce dei raggi cosmici di origine galattica rivelate nelle prime immagini in luce visibile (580-640 nm) ottenute da Metis durante la fase di commissioning della missione Solar Orbiter. Il confronto delle tracce osservate nelle immagini in luce visible di Metis con i risultati di simulazioni Monte Carlo dell'interazione dei raggi cosmici con il rivelatore in luce visibile ha permesso di stabilire che i raggi cosmici inluenzano solo una minima frazione (1 su 10000) dei pixel del rivelatore. Un simile studio verrà condotto nel corso della missione per effettuare diagnostica strumentale e verificare se i dati di Metis, congiuntamente alle simulazioni Monte Carlo, consentono il monitoraggio a lungo termine del flusso di protoni di origine galattica.

Grazie alla combinazione di immagini catturate da tre strumenti di Solar Orbiter: l'Extreme Ultraviolet Imager (EUI), il coronografo Metis e l'heliospheric imager SoloHI, è stato possibile osservare l'intera evoluzione di un'eruzione coronale di massa (coronal mass ejection – CME) verificatasi tra il 12 e il 13 febbraio 2021.

Il filmato qui sotto, presentato dall'Agenzia Spaziale Europea, inizia con le immagini del Sole ottenute da EUI (in giallo), in cui la CME è evidenziata con un cerchio rosso in basso a sinistra. Queste immagini mostrano gli strati inferiori della corona solare nel momento in cui inizia l'eruzione di plasma (la CME).

Le immagini successive sono state acquisite dal coronagrafo Metis (in arancione/rosso), che, bloccando tutta la luce proveniente dalla superficie del Sole, consente di osservare la corona solare esterna, meno luminosa. Il campo visivo di Metis ha permesso di osservare la CME tra 2.9 e 5.6 raggi solari dal centro dell'astro, e successivamente hanno messo in evidenza un'eruzione minore, probabilmente correlata alla riconfigurazione post-CME della corona solare.

Infine, il filmato mostra le immagini di SoloHI (in grigio), che hanno catturato la CME tra 8.5 e 45 raggi solari dal centro del Sole che si espande immersa nel vento solare, il flusso di particelle cariche costantemente rilasciato dal Sole nello spazio interplanetario.

Il 18 gennaio 2021, Solar Orbiter e Parker Solar Probe (PSP) erano per la prima volta in una configurazione orbitale speciale, cioè in quadratura. In quel momento, viaggiando lungo la sua orbita molto vicino al Sole, la sonda PSP ha attraversato l'atmosfera del Sole a una distanza appena superiore ai 20 raggi solari.

A causa della continua espansione della corona solare, il plasma attraversato dalla PSP, che si stava muovendo verso l'esterno a una velocità superiore a 100 km/s sul piano equatoriale solare, è lo stesso plasma osservato con il coronografo Metis poche ore prima a una distanza di 3-7 raggi solari dal lembo solare. È quindi la prima volta che il plasma coronale in espansione - cioè il vento solare - completamente caratterizzato da osservazioni eseguite a distanza con Metis, incontra quasi immediatamente nel suo percorso verso l'esterno una suite di strumenti in situ in grado di misurare direttamente le sue proprietà fisiche. L'analisi dei dati è in corso.

Il coronografo Metis sulla sonda dell'ESA Solar Orbiter ha ottenuto due "primati mondiali" con le sue immagini di prima luce. Queste immagini, acquisite il 15 maggio 2020 e visualizzate in basso nella colonna di sinistra, sono le prime immagini simultanee della corona ottenute sia nella luce visibile (580-640 nm) che nella luce ultravioletta (UV, 121.6 nm).

L'immagine della luce visibile (mostrata in verde) mostra chiaramente due brillanti pennacchi (streamers) equatoriali e le regioni polari più deboli, che sono caratteristiche della corona solare durante i periodi di attività magnetica al minimo. L'immagine ultravioletta (mostrata in rosso) registra l'emissione da atomi di idrogeno neutri nella corona. Questa è la prima immagine UV della corona solare estesa mai ottenuta. Quando Metis ha acquisito queste immagini, Solar Orbiter si trovava a una distanza di 0.6 unità astronomiche (UA; una UA è equivalente alla distanza media dalla Terra al Sole, circa 150 milioni di chilometri) dal Sole e il campo visivo dello strumento copriva altezze da 3.8 a 7.0 volte il raggio solare dal centro del Sole.

Metis ha anche catturato in modo simultaneo immagini in luce visibile e nell'UV il 21 giugno 2020, subito dopo il primo perielio di Solar Orbiter (avvicinandosi al Sole fino a 0.52 UA il 15 giugno). Queste immagini sono mostrate nella colonna di destra. Il campo visivo dello strumento copre altezze da 3.2 a 5.8 volte il raggio solare dal centro del Sole. Già a questa distanza, la risoluzione spaziale di queste immagini è paragonabile o migliore di qualsiasi coronografo a terra o dallo spazio. Una migliore risoluzione nella luce visibile può essere ottenuta solo durante i pochi minuti della naturale eclissi totale di Sole, mentre le immagini UV non hanno corrispondenza. Durante la sua missione nominale, Solar Orbiter si avventurerà molto più vicino al Sole (fino a 0.28 UA), fornendo immagini ancora più dettagliate.

L'occultatore interno è stato riposizionato, mediante una procedura graduale e delicata in cui per ogni posizione del meccanismo dell'occultatore interno, un'immagine in luce visibile è stata inviata a terra e analizzata.

Anche se eseguita in remoto a causa delle restrizioni per la pandemia Covid-19, l'attività ha avuto successo e sono state acquisite le prime immagini sia in luce visibile che UV che non mostrano alcuna evidente contaminazione da luce diffusa (stray-light).

Oggi la calibrazione (commissioning) del rivelatore UV di Metis è stata completata e sono state acquisite le prime immagini UV con la porta aperta.

Tali immagini mostrano chiaramente l'emissione della riga Lyman-α dell'idrogeno nella corona equatoriale da 4.7 a 8.5 raggi solari dal centro del Sole (questo è l'attuale campo di vista di Metis).

" Non vediamo l'ora di ottenere immagini ancora migliori quando la posizione dell'occultatore interno sarà ottimizzata nelle prossime attività di commissioning ", afferma Marco Romoli (PI di Metis).

Oggi la porta di Metis è stata aperta con successo e il tappo di Metis è stato espulso verso il sistema solare.

Sono in corso di analisi le prime immagini acquisite nel canale in luce visibile e con la porta aperta. Un'analisi preliminare delle immagini, suggerisce che c'è un piccolo spostamento dell'occultatore interno dalla sua posizione nominale (la posizione raggiunta durante la calibrazione a terra). Dalle prove a terra, siamo fiduciosi che questo tipo di spostamento possa essere corretto.

Sarà risolto in una delle prossime attività di commissioning, dove potremo vedere la corona solare e dire addio, si spera, al coronavirus!

Nonostante il dilagare della pandemia Covid-19, che ha decimato l'agguerrito Metis Team a Darmstadt, oggi Metis è stato acceso con successo ed è stato sottoposto a un impeccabile SFT (Short Functional Test) prima di essere spento.

Le interfacce termiche funzionano bene e l'intera unità ottica si trova a circa 0° Celsius.

La sonda Solar Orbiter dell'ESA è stata lanciata su un razzo Atlas V della United Launch Alliance (ULA) da Cape Canaveral in Florida (USA), alle 05:03 CET di lunedì 10 Febbraio 2020. Alle 06:24 CET, i responsabili della missione all'European Space Operations Centre (ESOC) a Darmstadt in Germania, hanno ricevuto un segnale dalla sonda che indica che i pannelli solari si erano dispiegati con successo.

Solar Orbiter dopo il lancio si trovava lungo una traiettoria unica verso il sistema solare interno. In pochi giorni, la sonda aprirà le porte e le antenne dei suoi strumenti che permetteranno le comunicazioni a Terra. Quindi, trascorrerà circa 3 mesi nella fase di commissioning, durante la quale diversi controlli verranno eseguiti sulla piattaforma scientifica della sonda per assicurare che i suoi 10 strumenti stiano lavorando correttamente.

Ci vorranno circa 2 anni prima che Solar Orbiter raggiunga la sua orbita operativa intorno al Sole, dove catturerà immagini senza precedenti dei poli della nostra stella. Questo viaggio include 22 passaggi ravvicinati al Sole, portando la sonda a un terzo della distanza Sole-Terra, all'interno dell'orbita di Mercurio, per studiare il Sole e la sua influenza sull'eliosfera.

In preparazione del lancio e del successivo inizio delle operazioni scientifiche di Solar Orbiter, l'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) in collaborazione con l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha organizzato un incontro di un giorno, chiamato “Solar Obiter InfoDay”, per presentare in dettaglio la missione alla comunità.

L'incontro si è tenuto il 2 Dicembre 2019 alla sede dell'ASI a Tor Vergata, Roma.

Dopo una panoramica degli aspetti generali della missione e degli strumenti, dei contributi italiani, dei prodotti attesi dai dati, e della policy sui dati, un'ampia discussione ha aperto nuove collaborazioni e sinergie future. I membri della comunità scientifica interessati alla scienza di Solar Orbiter science sono invitati a partecipare.

Il 18 Ottobre 2019, Solar Orbiter era pronto per partire dall' Europa al centro dei test IABG vicino Monaco in Germania. Gli scienziati e i giornalisti salutano la sonda nello stesso giorno, finalmente pronta per il suo viaggio verso Cape Canaveral in Florida, USA. La sonda è stata costruita dall'Airbus Stevenage, UK, e ha trascorso l'ultimo anno all'IABG per essere sottoposta ai test principali come il controllo dell'apertura dei meccanismi, la resistenza alle vibrazioni del lancio, alle temperature estreme e al vuoto dello spazio.

1 November 2019, Solar Orbiter ha viaggiato su un aereo cargo Antonov per raggiungere il Kennedy Space Center in Florida da dove sarà lanciato su un razzo Atlas V 411 fornito dalla NASA. Il lancio è attualmete previsto per le ultime ore del 5 Febbraio 2020.

Una volta nello spazio e nel corso di diversi anni, Solar Orbiter utilizzerà la spinta gravitazionale di Venere e della Terra per inclinare la sua orbita verso i poli del Sole, fornendo nuove prospettive della nostra stella, comprese le prime immagini delle regioni polari del Sole. L'insieme dei suoi strumenti permetterà di studiare il plasma locale dell'ambiente intorno alla sonda e di collegare i dati relativi all'attività solare con l'ambiente spaziale nel sistema solare interno.

L'1 e 2 Agosto 2019, il test della Metis cap ejection test è stato eseguito insieme con il test funzionale del meccanismo della porta esterna. La Metis cap ejection è attivata dall'apertura della porta esterna. Sener (Spagna) ha progettato e costruito i meccanismi delle porte per tutti gli strumenti, e la Metis cap.

Il test è stato eseguito nella camera pulita Halle B dell'IABG a Monaco. L'apertura della porta e la cap ejection sono state eseguite alla fine delle attività del 1 Agosto.

Per i requisiti altamente vincolanti sulla pulizia dello strumento (nessuna particella con dimensioni superiori a 100 μm deve essere presente), alla mattina presto del 2 Agosto, capsula interna è stata rimossa, lasciando Metis aperto per circa 10 minuti, permettendo l'ispezione e la pulizia nella luce visibile e UV. Successivamente la ejectable cap è stata riassemblata e la porta chiusa con successo.

Questo è l'ultimo test meccanico sullo strumento prima del lancio.

Dall'11 al 13 Novembre 2019 a Padova, la sede storica dell'Univeraità ospiterà il 7^th Metis Workshop.

A pochi mesi dal lancio di Solar Orbiter, questo meeting darà l'opportunità di incontrarsi e discutere sulle prospettive scientifiche di Metis, in un ambiente ricco di arte, scienza e storia.

Il workshop inizierà con un'introduzione dettagliata dello strumento Metis rivolta alla comunità solare ed eliosferica, per definire la strategia di pianificazione scientifica e per proporre obiettivi scientifici con Metis e Solar Orbiter, in sinergia con le altre missioni spaziali già operative o pianificate, come PSP PSP, PROBA-3, Bepi Colombo, e strumentazione a Terra.

Uleriori informazioni possono essere tovate sul sito del workshop webpage.

Lo scudo termico è stato installato con successo sulla sonda Solar Orbiter il 24 Ottobre 2018. Questo sistema high-tech, che è composto da diversi strati di titanio e da una copertura esterna con uno strato protettivo sviluppato nello specifico per Solar Orbiter, “Solar Black”, garantirà la sicurezza degli strumenti della sonda. Le “sliding doors” sullo scudo termico proteggeranno ulteriormente le finestre di entrata dello strumento e gli elementi ottici.

“Questo è un altro grande passo sulla strada di Solar Orbiter verso il lancio!” afferma Sandie Deslous, Airbus Stevenage (UK).

Parker Solar Probe ha iniziato con successo il suo fantastico viaggio per 'toccare' il Sole. In sinergia con Parker Solar Probe, progettato per esplorare sul piano dell'eclittica l'eliosfera più interna e attraversare la corona solare stessa nel suo viaggio intorno al Sole, Solar Orbiter, da lanciare nel Febbraio 2020, esplorerà l'eliosfera al di fuori dell'eclittica vicino al Sole.

Metis ha la capacità, quando sarà la geometria delle orbite delle due sonde lo permetterà, di produrre immaginni delle regioni coronali attraversate dal Parker Probe durante il suo percorso nella corona solare, misurando quindi l'insieme delle proprietà del plasma di ambiente campionato localmente dal Probe.

Ultima immagine di Metis prima dell'accoppiamento del pannello sulla sonda Solar Orbiter all'Airbus Defence & Space, Stevenage, UK. Per preservare glia lti standard di pulizia dello strumento, l'apertura di entrata del telescopio è protetta da una coperta MLI (Multi-Layer Insulation), che sarà rimossa successivamente.

“Non vedremo più Metis, ma mostrerà certamente nello spazio che cosa è capace di fare!” dice Marco Romoli, il PI di Metis.