Analysis of high resolution observations of sunspots fine structures

This Ph.D. thesis deals with the study of the interaction between plasma and magnetic fields on the Sun. Observations acquired during two observing campaigns, one at the Solar Swedish Tower and the other at the Richard B. Dunn Solar Telescope, provided high-resolution data which were used to study the details of some phenomena occurring in the Sun. In particular, this work aims to extend and consolidate our knowledge on the formation and evolution of sunspots observed in the solar photosphere. The first aspect which was investigated concerns the study of the mechanism of the penumbra formation in a sunspot. In this regard, I give my contribution in explaining the behaviour of the magnetic field forming the penumbral filaments. A second aspect concerns the study of the kinematic and magnetic properties of a light bridge separating into two parts the umbra of a sunspot. I found that there is a relationship between the upflow motions in the light bridge dark lane and the magnetic field configuration. The third aspect concerns the study of the properties of granules in a light bridge and in the quiet Sun using a new algorithm developed in collaboration with the Department of Mathematics of the University of Catania. In particular, I compared the size, mean continuum intensity and Doppler velocity between the granules forming the light bridge and those of the quiet Sun. In the conclusion, I give my interpretation of the observed phenomena and suggest future observations to confirm these results and support theoretical models.

In questo lavoro di tesi ho trattato lo studio dell'interazione tra il plasma e i campi magnetici presenti sul Sole. Osservazioni effettuate durante due campagne osservative, una presso lo Swedish 1-m Solar Telescope e l'altra presso il Richard B. Dunn Solar Telescope, hanno fornito dati ad alta risoluzione che sono stati utilizzati per studiare in dettaglio alcuni fenomeni osservabili sul Sole. In particolare, lo scopo di questo lavoro di tesi riguarda lo studio e il consolidamento delle nostre conoscenze sulla formazione ed evoluzione di macchie solari osservate sulla fotosfera solare. Il primo aspetto trattato riguarda lo studio di formazione della penombra in una macchia solare. A tal proposito, ho dato il mio contributo nella spiegazione del ruolo del campo magnetico nella formazione dei filamenti della penombra. Un secondo aspetto trattato riguarda lo studio delle proprietà cinematiche e magnetiche di un light bridge che separa l'ombra in due parti. Ho trovato che c'è una relazione tra i moti di upflow nella dark lane del light bridge studiato e la configurazione del campo magnetico. Il terzo aspetto riguarda lo studio delle proprietà dei granuli in un light bridge e nel Sole quieto utilizzando un nuovo algoritmo sviluppato in collaborazione con il Dipartimento di Matematica dell'Università di Catania. In particolare, ho effettuato un confronto tra le dimensioni, l'intensità media nel continuo e la velocità Doppler tra i granuli che formano il light bridge e quelli del Sole quieto. Nelle conclusioni, espongo la mia interpretazione dei fenomeni osservati e suggerisco osservazioni future per confermare questi risultati e supportare i modelli teorici.