Uno dei grandi ostacoli nell’osservazione del Sole con telescopi da terra è rappresentato dalle distorsioni delle immagini introdotte dall’atmosfera. Anche con ottiche sofisticatissime, le istantanee che questi strumenti di ricerca ottengono possono infatti risultare sfocate. Tali alterazioni risultano problematiche soprattutto quando si vogliono studiare strutture molto fini della superficie solare, dell’ordine di poche centinaia di chilometri.

Immagine ad alta risoluzione, ricostruita a partire da cento esposizioni singole, catturate dal nuovo sistema di telecamere del Vacuum Tower Telescope. Crediti: R. Kamlah et al., Solar Physics, 2025

Per superare questi limiti, gli scienziati si affidano a diverse tecniche di restauro delle immagini. La speckle reconstruction è una di queste. Un team di ricerca dell’Istituto Leibniz per l’astrofisica di Potsdam, in Germania, ha applicato questa tecnica a una serie di immagini catturate con il telescopio solare Vacuum Tower Telescope, situato all’Osservatorio del Teide, alle Isole Canarie. Il risultato, reso possibile anche grazie all’impiego di nuove telecamere installate sul telescopio, consiste in una serie di immagini del Sole ad altissima definizione, nelle quali è possibile distinguere nitidamente i dettagli più fini delle sue regioni attive. Lo studio è stato pubblicato questo mese sulla rivista Solar Physics.

La speckle reconstruction è una tecnica che permette di migliore la qualità delle immagini astronomiche, in questo caso del Sole, riducendo o eliminando gli effetti del seeing atmosferico, del rumore elettronico e di altri fenomeni di degrado. Il metodo si basa sull’acquisizione di centinaia di immagini a esposizione molto breve. Questi scatti vengono poi combinati e processati tramite algoritmi di restauro, generando istantanee prive di distorsioni, il più fedele possibile alla realtà. Nel caso specifico, i ricercatori hanno applicato la tecnica alle immagini del Sole acquisite dal Vacuum Tower Telescope nel maggio 2024, ritraenti due regioni attive: Noaa 13691 e Noaa 13693. Dando in pasto all’algoritmo di image restoring cento di queste istantanee da 8000×6000 pixel, è stato possibile ottenere immagini in 8K, nitide e ricche di dettagli.

Le immagini coprono aree equivalenti a circa 1/7 del diametro del Sole, ovvero circa 200mila chilometri, spiegano i ricercatori. L’elevata frequenza degli scatti ha consentito di eliminare le distorsioni dovute all’atmosfera terrestre, facendo raggiungere al telescopio una risoluzione spaziale teorica di 100 chilometri sulla superficie del Sole. Inoltre, la rapidità nell’acquisizione delle immagini ha reso possibile la realizzazione di time-lapse con intervalli di appena 20 secondi, permettendo agli scienziati di osservare quasi in tempo reale l’evoluzione di fenomeni dinamici.

A sinistra, il dettaglio di un’immagine del Sole scattata con il Vacuum Tower Telescope di Tenerife. A destra, l’immagine ad alta risoluzione ricostruita a partire da cento esposizioni singole, catturate dal nuovo sistema di telecamere. Il nuovo sistema di telecamere del telescopio consente ai ricercatori di studiare con i grandi flussi di plasma, nonché l’evoluzione e il moto delle macchie solari. Crediti: R. Kamlah et al., Springer Nature, 2025

«Le prestazioni del nuovo sistema di telecamere hanno superato ogni aspettativa fin dal primo momento», sottolinea Robert Kamlah, ricercatore all’Università di Potsdam e primo autore dello studio

Le immagini restaurate mostrano con chiarezza le due macchie solari e, attorno ad esse, una distesa di granuli solari – le sommità delle celle convettive di plasma che risalgono dalla parte inferiore della fotosfera, conferendo al Sole il suo tipico aspetto “a buccia d’arancia”. Grazie a filtri speciali, i ricercatori sono stati in grado di rilevare tracce del campo magnetico solare, visibili nelle immagini come strutture luminose. Le osservazioni effettuate a 393 e 430 nanometri hanno inoltre permesso di identificare aree ad alta attività magnetica e di monitorare i movimenti del plasma in due strati dell’atmosfera solare: la fotosfera e la zona di transizione verso la cromosfera.

Nella studio, immagini nitide del Sole sono state ottenute anche con un’altra tecnica di miglioramento. Chiamata multi-frame blind deconvolution (deconvoluzione cieca), questo metodo ha lo stesso obiettivo del metodo speckle: ottenere un’immagine il più possibile fedele alla scena reale a partire da dati sfocati. Tuttavia, a differenza della speckle reconstruction, viene usata per rimuovere effetti di distorsione senza conoscerne esattamente la causa, da cui il nome deconvoluzione cieca.

Telescopi come il Vtt sono strumenti fondamentali per lo studio dell’attività solare, soprattutto quando si vogliono analizzare vaste regioni attive durante brillamenti solari o altri eventi eruttivi connessi alla meteorologia spaziale, osservano i ricercatori. In futuro, sistemi a basso costo dotati di telecamere 8K giocheranno un ruolo chiave per la prossima generazione di telescopi solari da 4 metri di diametro, triplicando il campo visivo rispetto alle attuali tecnologie basate su sensori 4K.

Per saperne di più:

• Leggi su Solar Physics l’articolo “Wide-Field Image Restoration of G-Band and Ca ii K Images Containing Large and Complex Active Regions” di Robert Kamlah, Meetu Verma, Carsten Denker, Ioannis Kontogiannis, Alexander G. M. Pietrow, Jürgen Rendtel, Emily Lößnitz, Arooj Faryad, Reiner Volkmer, Rolf Schlichenmaier, Thomas Berkefeld, Miguel Esteves, Olivier Grassin e Markus Roth