Development of new observational approaches for the forecasting of solar extreme events

Gli studi e gli strumenti sulla meteorologia spaziale si basano in gran parte sugli ultimi decenni di osservazioni dirette e indirette degli effetti solari/geomagnetici, in cui la forza degli eventi non era rappresentativa dell’intero intervallo possibile. D’altra parte, sappiamo che eventi estremi, diversi ordini di grandezza più forti di tutto ciò che abbiamo osservato direttamente sul Sole negli ultimi 80 anni, possono aver luogo su scala temporale secolare. Ciò include brillamenti solari estremi e tempeste di particelle, nonché enormi perturbazioni geomagnetiche. Le conseguenze di tali eventi estremi possono essere drammatiche per la moderna società tecnologica, ma ciò non può essere quantificato sulla base dell’esperienza diretta esistente. In questo progetto ci proponiamo di sviluppare nuove tecniche di osservazione e nuovi algoritmi di analisi dei dati al fine di migliorare la conoscenza attuale degli eventi solari estremi e delle loro previsioni con un’applicazione alle moderne problematiche meteorologiche spaziali.

In questo contesto intendiamo sfruttare il Catania Solar Telescope, le missioni spaziali solari presenti e future in cui è coinvolto il personale INAF-OACT (Metis@Solar Orbiter, EUVST@Solar C, Muse) e gli strumenti ad alta risoluzione per telescopi da Terra (EST, IBIS2.0@VTT).

Durante il progetto, il borsista imparerà ad applicare alcune delle procedure già esistenti e particolarmente promettenti per la misurazione dei campi magnetici solari e l’estrapolazione delle loro configurazioni adatte all’immagazzinamento e rilascio di energia in tali enormi eruzioni. Il dottorato sarà inoltre dedicato a perfezionare tali procedure e a sviluppare nuovi algoritmi da applicare ai dati acquisiti dai futuri strumenti in via di svilupo. Intendiamo fornire nuovi vincoli osservativi e teorici per gli studi pratici sulla meteorologia spaziale. I risultati relativi agli eventi rari estremamente intensi saranno pubblicati sulle principali riviste del settore e presentati alle principali conferenze internazionali dedicate alla fisica solare e ai temi dello SpaceWeather.

Space Weather studies and tools are largely based on the recent decades of direct and indirect observations of solar/geomagnetic effects, where the strength of the events was not representative of the entire possible range. On the other hand, we know that extreme events, several orders of magnitude stronger than everything we have observed directly during the last 80 years, can take place on the Sun on the secular time scale. This includes extreme solar flares and particle storms, as well as enormous geomagnetic disturbances. The consequences of such extreme events can be dramatic for the modern technological society but this cannot be quantified based upon the existing direct experience. In this project we propose to develop new observational techniques and perform new data analysis algorithms in order to improve the current knowledge of extreme solar events and their forecast with an application to modern Space Weather issues.

In this context, we plan to exploit the Catania Solar Telescope, the present and future solar space missions where the INAF-OACT personnel is involved (Metis@Solar Orbiter, EUVST@Solar C, Muse) and the high-resolution instruments for ground based telescopes (EST, IBIS2.0@VTT).

During the project, the fellow will learn how to apply some of the already existing and promising procedures for the measurement of the solar magnetic fields and the extrapolations of their configurations suitable to storage and delivery energy in such huge eruptions. The PhD will be also dedicated to refine those procedures and to develop new algorithms to be applied to data taken by the upcoming instruments. We plan to provide new observational constraints and theoretical bounds for the practical Space Weather studies. The results related to the extremely strong rare events will be published in the major peer-reviewed journals of the sector and presented at the main international conferences dedicated to solar physics and Space Weather topics.

AREA DI RICERCA: Fisica Solare

PREREQUISITI: È richiesta una buona conoscenza della lingua inglese e di alcuni linguaggi di programmazione