Notizie
PROPOSTA DI OSSERVAZIONE XMM-NEWTON DI ANDREA DAMONTE ACCETTATA
La proposta per XMM-Newton di Andrea Damonte dal titolo “X-ray observations of two stars hosting small exoplanets” per due osservazioni da 19 Ks, è stata accettata. L’obiettivo principale è caratterizzare lo spettro ad alta energia dei target GJ3470 e GJ3090, al fine di interpretare correttamente le osservazioni del tripletto dell’elio metastabile nelle atmosfere dei pianeti ospitati. L’analisi congiunta di questi dati permetterà di valutare i processi di fuga atmosferica e di quantificare l’impatto dell’emissione stellare XUV sui segnali osservati. Per GJ3470, già monitorato da XMM-Newton, lo scopo è verificare la stabilità del flusso stellare ad alta energia. La variabilità riscontrata nel segnale del tripletto dell’elio, infatti, potrebbe essere attribuibile a variazioni nell’attività stellare piuttosto che a dinamiche atmosferiche planetarie. Per GJ3090, il sistema non è mai stato caratterizzato a media risoluzione (ad eccezione di una rilevazione marginale da parte di eROSITA). Questa misura fornirà la prima caratterizzazione spettrale in banda X della stella, che ospita il secondo sub-Nettuniano più piccolo per il quale sia stato rilevato un assorbimento nella riga dell’elio.
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LONG-TERM X-RAY VARIABILITY OF THE MULTIPLE-PLANET HOST L 98-59: HINTS OF AN ACTIVITY CYCLE
I. Pillitteri, S. Bellotti, S. Benatti, S. Boro Saikia, A. García Muñoz, K. G. Kislyakova, A. Maggio, G. Micela, K. Vida, and A. A. Vidotto
Accettato per la pubblicazione su A&A Letters to the Editor
L’irraggiamento ad alta energia nei raggi X e UV (XUV) può trasformare le atmosfere planetarie tramite fotoevaporazione e fotochimica. Questo è particolarmente rilevante per le stelle di tipo M, le cui zone abitabili per pianeti simili alla Terra si trovano entro pochi punti percentuali di un’unità astronomica. I pianeti extrasolari in transito attorno alle nane M offrono l’opportunità di studiare le loro caratteristiche e le condizioni di abitabilità. L 98-59 è una nana M3 che ospita sei pianeti simili alla Terra, due dei quali si trovano nella zona abitabile della stella. Osservazioni nei raggi X effettuate nel 2020 e 2021 hanno rilevato brillamenti significativi al di sopra di una luminosità quiescente di 4 − 10 × 1026 erg s⁻¹. Presentiamo i risultati di due brevi osservazioni di L 98-59 effettuate con XMM-Newton, parte di una campagna di monitoraggio volta a rilevare variabilità nei raggi X a lungo termine e cicli di attività. Nell’ottobre 2024 la luminosità X quiescente della stella era ∼ 5.9 × 1025 erg s⁻¹, mentre nel febbraio 2025 era circa 6.3 × 1026 erg s⁻¹. Speculiamo che alla fine del 2024 la stella si trovasse in un minimo di attività; nel 2021 era vicina a un massimo di un ciclo di attività, e nel 2025 era nella fase intermedia del ciclo. Suggeriamo una stima approssimativa del periodo di ≈ 2 anni e un’ampiezza picco-picco di circa ≃ 10, la più alta tra le stelle con un ciclo X noto, escluso il Sole. Inferiamo inoltre che persino il pianeta più esterno nella zona abitabile, L 98-59f ̃, sia esposto a una dose di raggi X tra 100 e 1600 volte l’irraggiamento X della Terra nella banda osservata da XMM.
PREMIO MIGLIORE COMUNICAZIONE 111° CONGRESSO NAZIONALE SIF 2025 A CLAUDIA DI MAIO
La comunicazione di Claudia Di Maio al Congresso Nazionale SIF 2025 dal titolo “The Impact of Stellar Activity on Exoplanet Detection and Characterization: From Observational Challenges to the SpotCCF Tool” è stata segnalata dal Comitato Scientifico del Congresso come PRIMA migliore comunicazione della Sezione 3: Astrofisica e fisica astroparticellare. I premi saranno consegnati in occasione della cerimonia inaugurale del prossimo Congresso SIF che si svolgerà dal 7 al 11 settembre 2026 a Firenze. La SIF ospiterà in un fascicolo speciale de Il Nuovo Cimento gli articoli delle comunicazioni premiate, garantendo una pubblicazione on-line in “open access”.
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EMPIRICAL PREDICTION OF PLASMA EMISSION MEASURE DISTRIBUTIONS AND X-EUV SPECTRA OF LATE-TYPE STARS
Antonio Maggio, Ignazio Pillitteri, Jorge Sanz-Forcada, Giuseppina Micela
Accettato per la pubblicazione su Astrophysical Journal
Questo articolo illustra una metodologia innovativa da noi sviluppata per rispondere ad un annoso problema: come prevedere lo spettro nelle bande X ed EUV emesso da una stella simile al Sole, o più in generale di tipo spettrale avanzato, in assenza di osservazioni spettroscopiche ad alta risoluzione. Tale informazione è particolarmente rilevante per tutti gli studi di irraggiamento delle atmosfere planetarie e dei dischi circumstellari di oggetti giovani, essendo la radiazione ad alta energia responsabile di fenomeni di fotochimica e fotoevaporazione del materiale irradiato. Nella pratica, una misura diretta dello spettro in raggi X è limitata dalla sensibilità degli spettrografi attualmente disponibili su satelliti scientifici come XMM-Newton o Chandra. Comunemente, le osservazioni consentono al massimo una misura del flusso integrato sull’intera banda X soffice. Osservazioni nella banda EUV non sono poi attualmente possibili per mancanza di spettrografi operativi in questa banda. A lungo ci si è quindi posti il problema di come poter prevedere gli spettri X-EUV stellari, sulla base delle limitate informazioni disponibili. In questo articolo mostriamo i risultati di un’analisi integrata di un campione di riferimento di una trentina di stelle per le quali è stato effettivamente possibile ottenere spettri nelle bande X e FUV (con Hubble Space Telescope), che hanno consentito la ricostruzione della distribuzione del plasma nelle loro atmosfere esterne, in un intervallo di temperature da 104 K (cromosfera) a 107.5 K (corona). Abbiamo mostrato che la forma di queste distribuzioni può essere prevista semplicemente a partire dal valore del flusso superficiale della stella nella banda X soffice e del suo tipo spettrale. Infatti, il lavoro evidenzia anche come le stelle di tipo solare FGK si comportino in modo diverso dalle stelle M. Queste distribuzioni rappresentano quindi la base per il calcolo di spettri sintetici nell’intera banda XUV (1–1200+ A), nell’assunzione di un modello di emissione da plasma caldo otticamente sottile. Poiché in questo calcolo entrano anche le abbondanze degli elementi chimici nelle cromosfere e corone stellari, lo studio in via di pubblicazione fornisce anche una stima dell’errore sistematico sui valori dei flussi X (5–100 A) ed EUV (100–920 A) integrati, che possono essere calcolati dagli spettri sintetici. Come prodotto di questo lavoro, l’articolo fornisce le istruzioni per il calcolo delle distribuzioni sintetiche della misura di emissione del plasma, tramite un software messo a disposizione della comunità scientifica.
IL GRUPPO EXOPA AL XXIII GAPS PROGRESS MEETING A CATANIA
Si è svolto presso l’Osservatorio Astrofisico di Catania, tra il 28 e il 30 ottobre, il XXIII Progress Meeting del progetto GAPS (Global Architecture of Planetary Systems).
Il progetto GAPS è dedicato alla ricerca e caratterizzazione dei pianeti extrasolari tramite gli spettrografi ad alta risoluzione HARPS-N e GIANO-B, installati al Telescopio Nazionale Galileo (TNG). (Per approfondire: https://www.gaps.inaf.it/). Durante il meeting sono stati presentati gli aggiornamenti sulle diverse componenti del programma. Si è discusso sia di quelle terminate (che prevedono ancora lo sfruttamento dei dati TNG, come lo studio di pianeti attorno a stelle M e pianeti giovani), sia di quelle con osservazioni ancora in corso. Tra queste, in particolare, i tre Large Programs dedicati allo studio di atmosfere planetarie, al follow-up di pianeti Gaia e alla determinazione di massa di pianeti piccoli per la missione Ariel. Forte il contributo del gruppo di esopianeti dell’Osservatorio di Palermo, EXOPA, impegnato da anni su GAPS. Serena Benatti ha organizzato le sessioni “Young Objects”, “Ariel Masses Survey” e le discussioni conclusive. L’intero gruppo ha inoltre presentato contributi in quasi tutte le sessioni del meeting (Benatti, D’Arpa, Di Maio, Fardella, Petralia e Piccinini). Inoltre, Giusi Micela ha presentato, nel suo ruolo di co-responsabile, le attività della UTG-A e ha coordinato la discussione sul Bando Astrofisica Fondamentale.
ARIEL CONSORTIUM MEETING A MADRID
Si è tenuto a Madrid, dal 30 settembre al 3 ottobre 2025, il meeting semestrale del Consorzio Ariel. L’incontro si è svolto presso la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE), dell’Universidad Politécnica de Madrid (UPM). Questi meeting sono l’ambiente ideale per favorire il dialogo, condividere i progressi del progetto, pianificare i passi successivi e rafforzare la collaborazione tra i membri del consorzio. Significativo il contributo dei ricercatori dell’Osservatorio. Giusi Micela ha organizzato la sessione sull’attività stellare, che ha visto la presentazione degli aggiornamenti e i contributi orali di Giusi Micela, Serena Benatti, Daniele Locci e Ignazio Pillitteri. Nella sessione dedicata ai target di Ariel, Mattia D’Arpa e Giulia Piccinini hanno presentato l’avanzamento del lavoro sul catalogo dei target e sul vetting dei candidati. Infine, Serena Benatti ha tenuto un “invited talk” sull’attività stellare e la sua gestione all’interno del Consorzio, durante l’Exoclock Meeting, svoltosi in coda al meeting principale (3 e 4 ottobre 2025).
SECONDA EDIZIONE DELLA SCUOLA EXOSCHOOL
ll 16 Settembre 2025 si è conclusa la seconda edizione di ExoSchool, la scuola organizzata dal gruppo di esopianeti dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo (EXOPA), sotto il coordinamento di Mattia D’Arpa e in collaborazione con il GAL Hassin. L’evento ha coinvolto 20 studenti provenienti dagli atenei di Palermo, Catania, Messina, Roma, Torino, Padova e Bologna. Dopo due giornate di lezioni introduttive presso l’Osservatorio di Palermo l’11 e il 12 Settembre, il gruppo ha raggiunto il GAL Hassin. Qui, insieme ad Alessandro Nastasi, Sabrina Masiero e Luciana Ziino, gli studenti hanno potuto sperimentare direttamente le attività divulgative e scientifiche del centro. Durante le due notti osservative con i telescopi GRT e WMT, gli studenti — supportati dai tutor di EXOPA Serena Benatti, Valerio Fardella, Alfredo Biagini, Riccardo Spinelli e Mattia D’Arpa — hanno preparato e svolto un intenso programma. Sono stati raccolti dati relativi a tre transiti esoplanetari, due stelle variabili, un ammasso aperto e detriti spaziali. Inoltre, sono stati osservati due asteroidi appena scoperti, ottenendo la conferma che è stata pubblicata sul bollettino del Minor Planet Center dell’IAU.
CONGRATULAZIONI DOTT. DAVIDE CARDINALE
Davide Cardinale ha sostenuto e superato l’esame di Dottorato, presentando una tesi dal titolo “Techniques for Thermo-Mechanical Analysis, Design and Characterization of Space Instrumentation”. Suo relatore è stata Giuseppina Micela e i co-relatori Gianluca Morgante e Fabio D’Anca.
PROPOSTA AL TNG ACCETTATA PER SALVATORE COLOMBO
La proposta al TNG di Salvatore Colombo dal titolo “Observations and Simulations in Concert: Revealing the Circumstellar Disk of WASP-12” per 15 ore di osservazione è stata accettata.
La proposta consiste nel fare una curva di fase di WASP-12 con l’idea di confrontare gli spettri osservati con quelli sintetizzati dai modelli magnetoidrodinamici per confermare o meno la presenza di un disco di materiale generato dalla estrema fotoevaporazione a cui WASP-12b è soggetto.
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XUAN MAO
A partire dal 1 giugno Xuan Mao, dottorando dell’University of Chinese Academy of Sciences lavorerà per un anno in Osservatorio sotto la supervisione di Giusi Micela su un progetto focalizzato sull’analisi di flares
stellari osservati da Einstein Probe, una missione cinese che osserva in banda X, grazie una borsa di studio ottenuta dalla sua Università.
GIUSI MICELA RESPONSABILE DELL’UTG A “RICERCA MAINSTREAM & NETWORK SCIENTIFICI”
A partire dal 19 maggio 2025, con la determinazione n. 106/2025, Giusi Micela è stata nominata Responsabile dell’Unità Tecnico Gestionale A “Ricerca Mainstream & Network Scientifici” della Direzione Scientifica dell’Istituto Nazionale di Astrofisica.
XXII GAPS Progress Meeting a Palermo
Si è svolto a Palermo, tra il 14 e il 16 maggio, il XXII Progress Meeting del progetto GAPS (Global Architecture of Planetary Systems), dedicato alla ricerca e caratterizzazione dei pianeti extrasolari con osservazioni HARPS-N e GIANO-B, spettrografi ad alta risoluzione installati al Telescopio Nazionale Galileo. Il meeting, finanziato dalla Direzione Scientifica dell’INAF, si è svolto presso la sala conferenze dell’Hotel Federico II Central Palace, ed è stato organizzato da Serena Benatti con il fondamentale contributo del LOC: Laura Affer, Salvatore Colombo, Mattia D’Arpa, Claudia Di Maio (co-chair), Valerio Fardella, Rossella Orlando e Stefania Turco. Durante le sessioni si sono presentati gli aggiornamenti sulle diverse componenti del programma, sia quelle terminate alcuni anni fa ma che prevedono ancora lo sfruttamento dei dati del TNG (es. pianeti attorno a stelle M e pianeti giovani), che quelle con osservazioni ancora in corso, in particolare i tre Large Programs (studio di atmosfere planetarie, follow-up di pianeti Gaia, determinazione di massa di pianeti piccoli potenzialmente osservabili con Ariel). Il gruppo EXOPA, impegnato da anni su GAPS, ha presentato contributi in quasi tutte le sessioni del meeting.
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EXPLORING SHORT-TERM STELLAR ACTIVITY IN DM STARS: A VOLUME-LIMITED PERSPECTIVE
G. Galletta, S. Colombo, L. Prisinzano, G. Micela
Accettato per la pubblicazione su A&A
I flare sono manifestazioni improvvise e intense dell’attività stellare, che si verificano su brevi scale temporali ma rilasciano enormi quantità di energia. Studiare questi fenomeni è fondamentale, poiché la radiazione ad alta energia che producono può modificare profondamente l’ambiente circumstellare, influenzando le atmosfere planetarie attraverso processi di fotoevaporazione e fotoreattività. Le stelle di tipo M sono particolarmente interessanti in questo contesto per via della loro elevata frequenza di flare e della possibilità che ospitino esopianeti all’interno delle loro zone abitabili. L’obiettivo di questo lavoro è analizzare l’attività di flare in un campione rappresentativo e privo di bias di stelle M. Abbiamo selezionato le stelle M entro 10 parsec dal Sole utilizzando il catalogo Gaia DR3. Abbiamo scaricato i dati osservativi del satellite TESS, abbiamo analizzato le curve di luce dei settori TESS da 0 a 76 (ove disponibili) con una tecnica iterativa di fitting tramite processi gaussiani, allo scopo di rimuovere le variazioni a lungo termine e isolare con precisione i flare. Sono state analizzate 173 stelle, per un totale di 17.229 flare identificati. Le energie osservate partono da circa 10²⁹ erg e le durate dei flare vanno da 2 a 8000 secondi. La distribuzione energetica è stata modellata sia con fit a singola pendenza che a doppia pendenza, ottenendo pendenze medie di – 0.79±0.64 e -1.23±1.32, rispettivamente. È stato introdotto un nuovo indicatore di attività, il Flare Energy Index (GF.01), per quantificare la frequenza dei flare nelle varie stelle. Questo parametro ha rivelato l’esistenza di due popolazioni: le stelle più deboli mostrano meno flare ad alta energia, mentre quelle più luminose tendono a produrre flare a bassa energia in modo più frequente. Infine, due stelle particolarmente attive, G 227-22 e G 258-33, osservate da TESS per numerosi settori, sono state studiate nel dettaglio per valutare la variabilità della loro attività nel tempo e le caratteristiche delle loro distribuzioni energetiche.
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ANTONINO PETRALIA
Il 17 Marzo 2025 ha preso servizio come Ricercatore a tempo indeterminato Antonino Petralia. La sua ricerca riguarda principalmente lo studio della correzione dell’attività stellare al fine di correggerne gli effetti nelle osservazioni esoplanetarie. A tal fine Antonino ha sviluppato, o collaborato allo sviluppo, di codici per il modelling della fotosfera stellare, ad esempio PAStar (Petralia et al. 2025).
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MATTIA D’ARPA
Venerdì 21 Febbraio, Mattia D’Arpa ha difeso la tesi di dottorato dal titolo: “Investigating exoplanetary atmospheres through transmission spectroscopy”. Inoltre, dal 3 Febbraio, lavora in Osservatorio con un TD per 14 mesi dal titolo: Atmosfere esoplanetarie, spettroscopia a bassa e alta risoluzione nell’ambito di osservazioni con strumenti da Terra e dallo Spazio.
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DAVIDE CARDINALE
Il 2 gennaio Davide ha cominciato la sua attività in Osservatorio con un “Assegno di Ricerca Professionalizzante” della durata di un anno, rinnovabile fino a 2, dal titolo “Analisi Termica per Missioni Spaziali”. Le aree tematiche in cui si svolgerà l’attività di ricerca sono le seguenti: Sviluppo di modelli e analisi termo-meccaniche di componenti per missioni spaziali e/o di infrastrutture per test di caratterizzazione di componenti opto-meccanici per missioni spaziali, e specificatamente per la Missione Ariel (Atmospheric Remote-Sensing Infrared Exoplanetary Large-survey) per lo studio di esopianeti, con le loro condizioni fisiche e composizioni chimiche.
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Serena Benatti e Claudia Di Maio rappresentanti GAPS per il 2025
Serena Benatti è stata nominata Chair della collaborazione GAPS per il 2025. GAPS è il programma che riunisce la maggior parte dei ricercatori in istituti italiani (INAF e alcune Università) che si occupano di esopianeti, con particolare riferimento all’utilizzo degli spettrografi ad alta risoluzione del TNG. Inoltre, il gruppo Junior GAPS, formato dagli Early Career Researchers della collaborazione, ha eletto Claudia Di Maio come propria rappresentante nel Board, sempre per l’anno 2025.
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Stellar X-RAY-UV Coronal Activity and its impact on planets
S. Colombo, D. Locci, R. Spinelli, A. Petralia, C. Cecchi Pestellini, G. Micela
Capitolo nel volume: “Handbook of Exoplanet”
I pianeti trascorrono l’intera vita all’interno di un ambiente prevalentemente plasmato dalla presenza di una stella ospite. Tale stella, spesso caratterizzata da radiazioni energetiche intense e venti stellari energetici, impone vincoli formidabili all’evoluzione planetaria. Di conseguenza, una comprensione approfondita della stella e della sua interazione con il pianeta è fondamentale per comprendere correttamente i processi planetari e il clima. Il campo dell’interazione stella-pianeta è vasto e coinvolge diversi tipi di fisica. Questo capitolo concentra la sua attenzione sul dominio delle alte energie, affrontando in particolare l’impatto della radiazione ad alta energia sui processi dinamici e sulla chimica degli esopianeti e sul ruolo che la fotoevaporazione atmosferica gioca nel plasmare l’attività stellare.
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PASTAR: A model for stellar surface from the Sun to active stars
A. Petralia, J. Maldonado, G. Micela
Accettato per la pubblicazione su A&A
La caratterizzazione degli esopianeti richiede una conoscenza approfondita della stella ospite, poiché questa rappresenta una sorgente di rumore che può influenzare i parametri esoplanetari derivati dalla profondità dei transiti o dalla caratterizzazione atmosferica. In questo lavoro presentiamo PAStar, un modello che descrive la fotosfera stellare in presenza di macchie e/o facole e ne calcola la spettro-fotometria. Il modello è stato validato utilizzando dati solari e confrontato con un altro modello disponibile in letteratura, garantendo così la coerenza dei risultati. La descrizione accurata dell’attività stellare rappresenta un passaggio cruciale in molti contesti astrofisici. Il metodo che abbiamo sviluppato offre uno strumento versatile per descrivere l’attività delle stelle quando è dominata dalla presenza di macchie e facole, costituendo un importante passo avanti nello studio delle interazioni tra esopianeti e stelle ospiti.
Esempio di transito esoplanetario descritto con PAStar. (Sinistra) Confronto della forma del transito in assenza di attività stellare (quiet phot) o in presenza di macchie (spot) e facole (spot+fac). (Centrale e Destro) Superficie della stella a due tempi diversi del transito dove viene indicata la posizione del pianeta con un disco bianco e la traccia della sua orbita con una linea tratteggiata nera. Le macchie sono mostrate in blu scuro mentre le facole come corone brillanti attorno alle macchie.
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Buon Natale da EXOPA!
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The GAPS Programme at TNG. LXIII. Photoevaporating puzzle: Exploring the enigmatic nature of TOI-5398 b atmospheric signal
M.C. D’ Arpa, G. Guilluy, G. Mantovan, F. Biassoni, R. Spinelli, D. Sicilia, D. Locci, A. Maggio, A.F. Lanza, A. Petralia, C. Di Maio, S. Benatti, A.S. Bonomo, F. Borsa, L. Cabona, S. Desidera, L. Fossati, G. Micela, L. Malavolta, L. Mancini, G. Scandariato, A. Sozzetti, M. Stangret, L. Affer, F. Amadori, M. Basilicata, A. Bignamini, W. Boschin, A. Ghedina
Accettato per la pubblicazione su A&A
Il recente studio che caratterizza l’atmosfera di TOI-5398 b, condotto nell’ambito del programma GAPS (The Global Architecture of Planetary Systems) utilizzando lo spettrografo ad alta risoluzione HARPS-N, fornisce nuovi approfondimenti sui processi atmosferici degli esopianeti, con un focus specifico sull’evaporazione fotoindotta. La rilevazione delle righe Hα e del tripletto di He I, oltre al doppietto di Na I, contribuisce con dati preziosi alla conferma delle previsioni teoriche riguardanti la fuga atmosferica negli esopianeti. Inoltre, lo studio offre una visione più chiara della distribuzione in altezza degli elementi atmosferici, mostrando che He I e Na I si trovano negli strati più esterni dell’atmosfera, mentre Hα è situato in una regione più centrale. La novità dello studio risiede nel confermare queste caratteristiche in un pianeta simile a Saturno caldo piuttosto che in un Giove ultra-caldo. Inoltre, la rilevazione del doppietto di Na I in un’atmosfera relativamente fredda (947 K) contribuisce alla conoscenza delle composizioni atmosferiche in esopianeti più freddi. La combinazione di He I e Hα in un singolo sistema è rara e contribuisce a rafforzare i modelli che prevedono effetti di evaporazione fotoindotta. Inoltre, i segnali osservati suggeriscono la presenza di venti atmosferici, che potrebbero essere responsabili dell’estensione di questi elementi, suggerendo persino la possibile presenza di una coda cometaria in TOI-5398 b. Questi risultati supporteranno futuri lavori volti a perfezionare i modelli atmosferici e a comprendere meglio i meccanismi di fuga atmosferica.
Buona Santa Lucia da EXOPA!
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GIULIA PICCININI
Il 1° Novembre Giulia Piccinini ha iniziato il dottorato presso l’Osservatorio, focalizzato sulla determinazione delle masse degli esopianeti con l’utilizzo di tecniche spettroscopiche e astrometriche. L’attività si svolge nell’ambito dello sviluppo scientifico della missione Ariel con la supervisione di Giusi Micela.
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Scoperto un nuovo pianeta attorno alla stella di Barnard!
Leggi il comunicato stampa sul sito dell’ ESO (link) e guarda l’intervista a Serena Benatti, una delle autrici della scoperta (link al video).
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The GAPS Programme at TNG. Atmospheric characterisation of KELT-9 b via single-line analysis: Detection of six H I Balmer lines, Na I, Ca I, Ca II, Fe I, Fe II, Mg I, Ti II, Sc II, and Cr II.
M. C. D’Arpa, A. Saba, F. Borsa, L. Fossati, G. Micela, C. Di Maio, M. Stangret, G. Tripodo, L. Affer, A. S. Bonomo, S. Benatti, M. Brogi, V. Fardella, A. F. Lanza, G. Guilluy, J. Maldonado, G. Mantovan, V. Nascimbeni, L. Pino, G. Scandariato, D. Sicilia, A. Sozzetti, R. Spinelli, G. Andreuzzi, A. Bignamini, R. Claudi, S. Desidera, A. Ghedina, C. Knapic, V. Lorenzi.
Accettato per la pubblicazione su A&A
Distribuzione in altezza delle specie chimiche rilevate espressa in raggi planetari (Rp) in funzione della temperatura atmosferica. La linea tratteggiata nera rappresenta il profilo di temperatura del modello che tiene conto degli effetti di non equilibrio termodinamico locale (NLTE). Le linee continue che rappresentano la distribuzione in altezza di ciascuna specie sono spostate rispetto alla linea tratteggiata nera per chiarezza.
In questo lavoro abbiamo analizzato sei transiti primari del pianeta gioviano KELT-9 b ottenuti con lo spettrografo ad alta risoluzione HARPS-N nel contesto del progetto Global Architecture of Planetary Systems (GAPS2), con l’obiettivo di caratterizzare l’atmosfera attraverso un’analisi delle singole righe spettrali. Abbiamo estratto lo spettro in trasmissione di ciascuna riga confrontando lo spettro fuori transito con gli spettri in transito e calcolando la media ponderata della tomografia nel sistema di riferimento del pianeta. Abbiamo corretto gli effetti di limb-darkening e l’effetto Rossiter-McLaughlin modellando la regione del disco stellare oscurata dal pianeta durante il transito e sottraendola dallo spettro fuori transito.
Abbiamo rilevato tutte e sei le righe osservabili della serie di Balmer all’interno dell’intervallo di lunghezze d’onda di HARPS-N, da Hα a Hζ, con una significatività superiore a 5σ. Ci siamo anche concentrati sulle specie metalliche, rilevando le righe di Na I, Ca I, Ca II, Fe I, Fe II, Mg I, Ti II, Sc II e Cr II. Questa è la prima rilevazione nell’atmosfera di un esopianeta delle linee Hε e Hζ, così come di singole linee di Sc II e Cr II. I nostri rilevamenti sono supportati da un confronto con spettri in trasmissione sintetici pubblicati per KELT-9b, ottenuti tenendo conto degli effetti di non-equilibrio termodinamico locale.
I risultati evidenziano la presenza di uno spostamento verso il blu sistematico dovuto ai venti che soffiano dal lato notturno al lato diurno. L’analisi delle singole righe ci ha permesso non solo di confermare la presenza di specie atomiche nell’atmosfera di KELT-9 b, ma anche di caratterizzare ulteriormente la stratificazione locale dell’atmosfera. Combinando la distribuzione in altezza delle specie rilevate con lo spostamento di velocità misurato, abbiamo identificato la distribuzione in altezza dei venti dal lato notturno al lato diurno. Inoltre, lo studio dell’allargamento rotazionale delle diverse specie supporta la previsione che il pianeta sia in rotazione sincrona, comportandosi come un corpo rigido.
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XUV irradiation of young planetary atmospheres. Results from a joint XMM-Newton and HST observation of HIP67522
A. Maggio, I. Pillitteri, C. Argiroffi, D. Locci, S. Benatti, G. Micela.
Accettato per la pubblicazione su A&A
Rapporto dei flussi EUV/X in funzione del flusso X superficiale delle stelle di un campione che include anche HIP 67522. Le bande di diverso colore indicano le due leggi di scala indicate nella legenda.
In questo nuovo lavoro abbiamo analizzato osservazioni spettroscopiche ad alta risoluzione di una giovane stella con una massa simile a quella del Sole, che ospita due pianeti transitanti. Di fatto, si tratta del sistema multi-planetario più giovane che si conosca al momento. Le osservazioni in raggi X e nel lontano ultravioletto, effettuate quasi simultaneamente con i satelliti scientific XMM-Newton e Hubble Space Telescope, avevano lo scopo di ricostruire la distribuzione del plasma caldo nell’atmosfera esterna di questa stella, in modo da poter calcolare in particolare la sua emissione nella banda dell’estremo ultravioletto (EUV, 100-1216 Angstrom), che non e’ possibile misurate direttamente per la mancanza di strumentazione spaziale adeguata. La ricostruzione dell’intera emissione elettromagnetica, dalla banda visibile ai raggi X soffici, e’ un passaggio necessario per lo studio dell’influenza della radiazione stellare sulle atmosfere degli esopianeti. La radiazione X+EUV, in particolare, induce importanti effetti di fotochimica e fotoevaporazione, che sono di grande interesse attuale per comprendere la formazione ed evoluzione planetaria, ed in ultima analisi studiare le condizioni di irraggiamento che possono essere presenti nelle fasi iniziali di sviluppo della vita su “altri mondi”, in orbita attorno a stelle simili al nostro Sole.
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Spot Modeling through Multiband Photometry Analysis of V1298 Tau
A. Biagini, A. Petralia, C. Di Maio, L. Betti, E. Pace, G. Micela.
Accettato per la pubblicazione su A&A
A sinistra: macchia solare simulata su V1298 Tau secondo il modello presentato in Biagini et al. 2024. A destra: un’immagine reale del Sole durante il periodo studiato, proveniente da HMI.
Crediti: A&A; Biagini et al. 2024.
L’attività stellare consiste in diversi fenomeni, principalmente macchie e facole, ed è una delle principali fonti di rumore nelle osservazioni di esopianeti perché influenza le osservazioni spettroscopiche e fotometriche. Se vogliamo studiare i giovani sistemi planetari e la loro evoluzione, dobbiamo modellare l’attività delle giovani stelle, spesso molto attive, per rimuovere il rumore dovuto a questa attività dai nostri dati osservativi. Attraverso l’uso della fotometria multibanda, noi miriamo a ricostruire la geometria delle regioni attive stellari (macchie, facole o un mix di queste) e a stimarne la temperatura. Abbiamo analizzato le osservazioni fotometriche multibanda della stella V1298 Tau, acquisite con il telescopio Marcon da 80 cm dell’Osservatorio Polifunzionale del Chianti, assumendo che la modulazione fotometrica osservata nelle varie bande fosse dovuta alla diversa temperatura di macchie e facole rispetto alla superficie stellare. Abbiamo ricavato la configurazione geometrica e un range di temperatura per le regioni attive presenti sulla superficie di V1298 Tau, che sono risultate composte dalla contemporanea presenza di macchie e facole, in un rapporto variabile nel tempo. Abbiamo testato il nostro metodo di analisi sui dati solari, verificando che siamo effettivamente in grado di misurare la dimensione della regione attiva dominante e la sua temperatura effettiva media.
Carmen si aggiunge al gruppo EXOPA!
CARMEN AYALA LOERA
ha vinto un assegno di ricerca dal titolo dal titolo “Tecniche di machine learning per studiare lestelle di tipo M e i loro pianeti” finanziato dal “PRIN 2022 – Know your little neighbours: characterizing low-mass stars and planets in the Solar neighbourhood”. Lavorerà a Palermo per un anno con la supervisione di Jesus Maldonado.
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The time evolution of the ultraviolet habitable zone
R. Spinelli, F. Borsa, G. Ghirlanda, G. Ghisellini, F. Haardt and F. Rigamonti.
Accettato per la pubblicazione su MNRAS Letters
Leggi la news su media INAF [link]
Evoluzione della zona UV abitabile (zona grigia, rossa e viola per differenti trasmissività dell’atmosfera planetaria in banda UV) e della zona abitabile (zona verde) per i sistemi planetari in esame.
Recenti esperimenti suggeriscono che una dose minima di radiazione ultravioletta potrebbe essere stata fondamentale per la formazione di alcuni mattoni fondamentali della vita, come l’acido ribonucleico (RNA). D’altra parte una dose eccessiva di radiazione ultravioletta è negativa per la vita come la conosciamo, in quanto può distruggere numerose molecole, come il DNA. Partendo da questi presupposti è possibile definire una zona a forma di anello attorno alle stelle dove un pianeta può ricevere un flusso ultravioletto adatto alla formazione e alla presenza della vita. In un precedente articolo (The ultraviolet habitable zone of exoplanets, pubblicato su MNRAS), avevamo presentato l’analisi di osservazioni Swift in banda ultravioletta di stelle ospitanti pianeti potenzialmente abitabili ovvero scoperti nella zona abitabile “classica”, la zona a forma di anello dove un pianeta può avere una temperatura che garantisce la presenza di acqua liquida sulla sua superficie. Tali osservazioni ci hanno portato a concludere che i pianeti potenzialmente abitabili scoperti orbitanti attorno alle stelle M (la tipologia di stelle più numerosa della galassia) sono fuori dalla zona ultravioletta abitabile in quanto le loro stelle sono attualmente troppo deboli in banda UV per innescare la formazione di alcuni precursori dell’RNA. In questo nuovo articolo abbiamo testato l’ipotesi che la formazione di questi composti possa essere avvenuta durante le fasi iniziali di evoluzione di queste stelle, che attualmente hanno un’età stimata maggiore di 3 miliardi di anni. Per farlo abbiamo combinato le osservazioni Swift con osservazioni GALEX di gruppi di stelle giovani, con il quale abbiamo ottenuto un’evoluzione temporale media della luminosità UV per stelle di diversa massa. Abbiamo trovato che per tutte le stelle nel campione esiste o è esistita in passato un’intersezione tra la zona abitabile classica e la zona abitabile ultravioletta, ad esclusione di stelle molto fredde (con una temperatura minore di 2800 K, come Trappist-1). Il livello di intersezione e la durata dell’intersezione sono più alte per stelle con temperatura (e massa) maggiore e per atmosfere più trasparenti alla radiazione ultravioletta. Questo studio suggerisce che le condizioni per formare alcuni tra i mattoni fondamentali per la vita sono (o sono state) più frequenti nella nostra galassia di quanto precedentemente pensato. Tra le stelle del campione, un caso interessante è quello di Proxima Centuari, la stella a noi più vicina: rispetto a stelle M simili queste due zone di abitabilità si sono intersecate per molto più tempo, quasi 3 miliardi di anni.
EXOPA alla Notte Europea dei Ricercatori 2024 [Link]
Il gruppo EXOPA parteciperà alla Notte Europea dei Ricercatori (Sharper Night) 2024, che si terrà il 27 Settembre!
Scopri la nostra attività al link!
4° workshop della comunità scientifica Italiana coinvolta nelle attività del consorzio Ariel a Palermo dal 20 al 22 Maggio 2024 [Link]
Nuovo paper EXOPA!
A Reanalysis of the LHS 1140 b atmosphere observed with the Hubble Space Telescope
A. Biagini, G. Cracchiolo, A. Petralia, J. Maldonado, C. Di Maio, G. Micela
Accettato per la pubblicazione su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS)
La super-Terra LHS 1140 b è un target interessante per le osservazioni eso-atmosferiche poiché è vicina alla zona abitabile della sua stella e cade nell’intervallo della distribuzione del raggio dei piccoli esopianeti, nella regione che si ritiene corrisponda alla transizione tra pianeti con e senza atmosfera. Osservazioni del suo transito primario con WFC3, a bordo del telescopio spaziale Hubble (HST), ha rivelato una modulazione nello spettro di trasmissione del pianeta compatibile con la presenza di acqua; tuttavia questa modulazione potrebbe essere dovuta anche a fenomeni legati all’attività stellare. Qui presentiamo un’analisi dettagliata delle osservazioni di WFC3/HST per analizzare la natura di questa modulazione e capire se può essere imputabile alla presenza di macchie stellari non occultate. La nostra analisi suggerisce fortemente che LHS1140 è una stella piuttosto tranquilla con metallicità [Fe/H] subsolare e arricchita in elementi 𝛼. Escludiamo quindi la possibilità che lo spettro planetario sia influenzato dalla presenza di macchie e facole
non occultate. Questa analisi mostra l’importanza di una corretta modellizzazione dello spettro stellare quando si analizzano le osservazioni di transiti esoplanetari, tenendo quindi in conto anche la composizione stellare. Infine, abbiamo modellato l’atmosfera planetaria di LHS1140 b per studiare la sua composizione atmosferica. Tuttavia, la bassa risoluzione e il ridotto range spettrale delle osservazioni di HST ci ha impedito di determinare in modo definitivo se le caratteristiche spettrali siano attribuibili alla presenza di acqua o di altre molecole nell’atmosfera planetaria.
Intervista di Giusi Micela sul quotidiano online Avvenire!
Giusi Micela e Isabella Pagano (direttrice dell’ INAF – Osservatorio Astronomico di Catania) hanno rilasciato una intervista per il quotidiano Avvenire Astrofisica. “Noi a caccia di esopianeti per cercare la vita molto lontana da qui”. Puoi trovarla qui.
Gioca con Ariel su PlayINAF
Giusi Micela riceve il premio “Rose day” per le STEM.
E’ stato conferito, sabato 9 marzo, all’astrofisica Giusi Micela dell’Inaf di Palermo il premio Rose Day 2024 per la categoria Stem, riconoscimento che quest’anno premia le donne che sono di ispirazione per altre donne creando un mondo più inclusivo. L’evento è organizzato dai club Zonta Palermo Triscele e Zonta Palermo Zyz. L’articolo completo qui.
Firmato l’Addendum n.2 all’accordo attuativo n. 2021-5-HH.0 per la “Partecipazione italiana alla fase B2/C/D della missione Ariel”
Il satellite Ariel con il logo ufficiale del gruppo Italiano. Crediti logo: L. Leonardi
Il 9 Febbraio è stato firmato l’addendum n. 2 all’accordo attuativo n. 2021-5-HH.0 per la “Partecipazione italiana alla fase B2/C/D1 della missione Ariel”. Si tratta di un addendum di durata triennale con cui ASI finanzia le attività degli istituti scientifici per la preparazione della missione Ariel. L’istituto capofila è l’INAF con responsabile scientifico Giusi Micela, che coordina anche le attività dei partner: Università di Firenze, Università La Sapienza e l’istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR di Padova. La missione Ariel (the Atmospheric Remote-Sensing Infrared Exoplanet Large-survey) sarà dedicata allo studio delle atmosfere di almeno 1000 pianeti orbitanti intorno a stelle vicine, con l’obiettivo di determinare la loro composizione chimica e le loro condizioni fisiche. Ariel è stata selezionata da ESA come missione M4 del programma “Cosmic Vision 2015-2025” per un lancio previsto nel 2029. L’Italia ha un ruolo particolarmente importante in Ariel essendo una delle tre nazioni leader (insieme all’Inghilterra e alla Francia) della missione e la sua partecipazione all’interno del consorzio è guidata dall’Osservatorio Astronomico di Palermo dell’INAF. Inoltre, l’Italia ha un ruolo molto rilevante nella preparazione scientifica e tecnologica della missione essendo responsabile del telescopio, della Instrument Control Unit e del software a bordo, oltre che dell’analisi termica e delle performance e del coordinamento delle attività del ground segment di pertinenza al consorzio.
Nuovo paper EXOPA!
Signatures of X-rays dominated chemistry in the spectra of exoplanetary atmospheres
D. Locci, G. Aresu, A. Petralia, G. Micela, A. Maggio, C. Cecchi Pestellini
Accettato per la pubblicazione su Planetary Science Journal (PSJ) – https://arxiv.org/abs/2402.04688
Spettri in trasmissione di esopianeti gassosi ottenuti viariando il valore di luminosità X: LX = 1026 (linea verde), 1028 (linea rossa), and 1030 erg s−1 (linea blu), con T(X) = 0.3, 0.5, e 1 keV, rispettivamente.
La radiazione stellare ad alta energia impatta sulle atmosfere planetarie influenzando profondamente la loro chimica, provocando deviazioni dall’equilibrio chimico. Mentre gli strati atmosferici superiori sono dominati dalle ionizzazioni indotte dalla radiazione dell’estremo ultravioletto, più in profondità nell’atmosfera le abbondanze molecolari sono controllate da una chimica caratteristica dominata dai raggi X, principalmente guidata dalla cascata di elettroni secondari non termici. In questo lavoro, miriamo a identificare le impronte molecolari indotte fotochimicamente dalla radiazione ad alta energia negli spettri di trasmissione dell’atmosfera di un gigante gassoso in orbita intorno ad una stella di tipo solare. Abbiamo sviluppato un codice numerico in grado di sintetizzare spettri di trasmissione, sfruttando sezioni d’urto aggiornate di fotoassorbimento nell’infrarosso. Le abbondanze chimiche sono state calcolate utilizzando un modello fotochimico, progettato per investigare anche i processi di ionizzazione dovuti alla radiazione di alta energia. Abbiamo trovato che in caso di elevati livelli di attività stellare, gli spettri sintetici sia a bassa che alta risoluzione mostrano features di non equilibrio chimico significative, potenzialmente osservabili, che derivano principalmente da CO, CH4, C2H2 e HCN.
Nuovo paper EXOPA 2024!
The enigmatic dance of the HD 189733A system: a quest for accretion
S. Colombo, I. Pillitteri, A. Petralia, S. Orlando, G. Micela.
Accettato su A&A https://arxiv.org/abs/2401.03962
Immagine che mostra la complessa topologia del campo magnetico del sistema. La sfera gialla rappresenta la stella, le linee del campo magnetico sono rappresentate da linee che vanno dal rosso al blu, colorate in base all’intensità del campo magnetico.
Diversi studi suggeriscono che le proprietà di emissione di una stella possano essere influenzate dalla sua interazione con un pianeta vicino. Tuttavia, l’effettiva osservabilità di questi effetti rimane oggetto di dibattito. Un esempio è il sistema HD189733A, dove alcune caratteristiche delle sue emissioni sono state interpretate come indicative di interazioni in corso tra la stella e il suo pianeta. Altri studi attribuiscono queste caratteristiche all’attività coronale della stella. In questo lavoro, indaghiamo se gli eventi osservati di brillamenti di raggi X stellari, che sembrano essere in fase con il periodo planetario nel sistema HD189733A, possano essere attribuiti all’accrescimento del vento planetario sulla superficie stellare o siano il risultato di un’interazione tra i venti planetario e stellare. Abbiamo sviluppato un modello magneto-idrodinamico 3D che descrive il sistema HD189733A, includendo la stella e il suo Gioviano caldo, insieme ai loro rispettivi venti. Gli effetti della gravità e dei campi magnetici sia della stella che del pianeta sono presi in considerazione. Nei casi esaminati in questo studio, lo scenario di accrescimento è possibile solo quando le intensità dei campi magnetici stellare e planetario sono rispettivamente di 5 G e 1 G. In questo caso, le instabilità di Rayleigh-Taylor (RTI) portano alla formazione di una colonna di accrescimento che collega stella e pianeta. Una volta formata, la colonna rimane stabile per l’intera simulazione. La colonna di accrescimento produce un tasso di accrescimento di circa 1e12 g/s e mostra una densità media di circa 1e7 cm^-3. Negli altri casi, la colonna di accrescimento non si forma perché la RTI è soppressa dalle maggiori intensità dei campi magnetici assunte sia per la stella che per il pianeta. Abbiamo sintetizzato l’emissione risultante dal vento planetario shockato e la sua emissione totale di raggi X varia da 5e23 a 1e24 erg/s. Nel caso dell’accrescimento, l’emissione originata dalla regione di impatto non può essere distinta dall’attività coronale.
Il primo paper EXOPA del 2024!
THE GAPS PROGRAMME AT TNG LII. SPOT MODELING OF V1298 TAU USING SPOTCCF TOOL
C. Di Maio, A. Petralia, G. Micela, A.F. Lanza, M. Rainer, L. Malavolta, S. Benatti, L. Affer, J. Maldonado, S. Colombo, M. Damasso, A. Maggio, K. Biazzo, A. Bignamini, F. Borsa, W. Boschin, L. Cabona, M. Cecconi, R. Claudi, E. Covino, L. Di Fabrizio, R. Gratton, V. Lorenzi, L. Mancini, S. Messina, E. Molinari, M. Molinaro, D. Nardiello, E. Poretti, A. Sozzetti
Accettato su A&A https://arxiv.org/abs/2312.14269
Esempio di un profilo CCF di V1298 Tau (in blu) modellato tramite SpotCCF assumendo la presenza di due macchie stellari sulla superficie della stella (in arancione). Nel box viene mostrata la configurazione delle macchie ottenute da SpotCCF.
La variabilità intrinseca dovuta alla attività magnetica tipica delle stelle giovani è una delle principali sfide nella rivelazione e caratterizzazione degli esopianeti. L’attività stellare può avere infatti un impatto sulle misure fotometriche e sulle osservazioni spettroscopiche tale da influenzare la nostra capacità di rilevare esopianeti. In questo lavoro presentiamo SpotCCF, un metodo in grado di modellare la fotosfera stellare e le sue disomogeneità superficiali (macchie stellari) nelle stelle giovani e attive che presentano una elevata velocità rotazionale. Esso è basato sulla tecnica della funzione di cross-correlazione (CCF) e permette di estrarre informazioni sulla configurazione delle macchie presenti sulla superficie stellare. All’interno del progetto GAPS abbiamo analizzato più di 300 spettri della stella V1298 Tau forniti dallo spettrografo ad alta risoluzione HARPS-N, installato al Telescopio Nazione Galileo.
Applicando il modello SpotCCF abbiamo estratto la configurazione delle macchie (latitudine, longitudine e filling factor proiettato) e fornito anche le nuove serie temporali di velocità radiale. I risultati di questo lavoro hanno mostrato come le deformazioni presenti nei profili delle CCF della stella V1298 Tau sono modulati con la rotazione stellare, supportando l’ipotesi che siano causate dalla presenza di macchie stellari, suggerendo anche una velocità di rotazione differenziale della stella con una rotazione più bassa a latitudini vicine al polo. Il nostro metodo ci ha permesso inoltre di migliorare l’estrazione delle velocità radiali, ottenendo una dispersione significativamente inferiore rispetto alla pipeline TERRA, comunemente utilizzata.
Due nuovi membri si aggiungono al gruppo EXOPA!
ANDREA DAMONTE
ha vinto una borsa di dottorato Vinci e ha iniziato il suo dottorato in cotutela fra l’Université de Paris e l’Università di Palermo. Il tema di ricerca del suo dottorato riguarda lo studio degli effetti dei brillamenti stellari sulle atmosfere planetarie. Andrea ha iniziato la sua attività l’1 dicembre a Palermo e lavorerà con la supervisione di Giusi Micela a Palermo e di Antonio Garcia Munoz a Parigi.
GIULIA PICCININI
ha iniziato un assegno di ricerca presso l’Osservatorio focalizzato sulla determinazione delle masse degli esopianeti con l’utilizzo di tecniche spettroscopiche e astrometriche. L’attività si svolge nell’ambito dello sviluppo scientifico della missione Ariel con la supervisione di Giusi Micela.
Il nuovo Calendario EXOPA 2024 è ora disponibile! Scaricalo cliccando qui!
Seminario su lavoro svolto per Laurea Triennale dello studente Mario Lauriano. Luogo: Aula Osservatorio. Orario:15:30.