La sonda della NASA si è avvicinata abbastanza alla superficie del Sole per riuscire a osservare caratteristiche granulari del vento solare.
La sonda Parker Solar Probe della NASA è volata vicino al Sole e ha rilevato la struttura fine del vento solare da cui tra l’origine, mostrando dettagli che si normalmente si perdono quando il vento fuoriesce dalla corona in esplosioni uniformi di particelle cariche. In un articolo che sarà pubblicato questa settimana sulla rivista Nature, un team di scienziati guidato da Stuart D. Bale, professore di fisica all’Università della California, Berkeley, e James Drake dell’Università del Maryland-College Park, ha riferito come la Parker Solar Probe abbia rilevato flussi di particelle ad alta energia che corrispondono al la supergranulazione scorre all’interno dei fori coronali, il che suggerisce che queste sono le regioni in cui ha origine il cosiddetto vento solare “veloce”.
I buchi coronali sono aree in cui le linee del campo magnetico emergono dalla superficie senza tornare verso l’interno, formando così linee di campo aperte che si espandono verso l’esterno e riempiono la maggior parte dello spazio intorno al sole. Questi buchi si trovano solitamente ai poli durante i periodi di quiete del sole, perciò il vento solare veloce che generano non colpisce la Terra. Ma quando il sole diventa attivo ogni 11 anni mentre il suo campo magnetico si capovolge, questi buchi appaiono su tutta la superficie, generando esplosioni di vento solare puntate direttamente sul nostro pianeta.
L’origine del vento solare
Capire come e dove ha origine il vento solare aiuterà a prevedere le tempeste solari che, producendo meravigliose aurore sulla Terra, possono anche devastare i satelliti e la rete elettrica.
Sulla base dell’analisi del team, i fori coronali sono come soffioni, con getti distanziati approssimativamente in modo uniforme che emergono da punti luminosi in cui le linee del campo magnetico si incanalano dentro e fuori dalla superficie del sole. Gli scienziati sostengono che quando i campi magnetici diretti in modo opposto si incrociano in questi imbuti, che possono essere larghi 18.000 miglia, i campi spesso si rompono e si riconnettono, lanciando particelle cariche fuori dal Sole.
La fotosfera solare è coperta da celle di convezione, come in una pentola d’acqua bollente, e il flusso di convezione su scala più ampia è chiamato supergranulazione. Dove queste cellule di supergranulazione si incontrano e scendono verso il basso, trascinano il campo magnetico sul loro percorso in questo tipo di imbuto discendente. Il campo magnetico si intensifica molto lì perché è inceppato, come una specie di pallina di campo magnetico che scende in uno scarico e si blocca ed è ciò che la Parker Solar Probe sta osservando in questo momento.
Sulla base della presenza di alcune particelle ad altissima energia che la sonda ha rilevato – particelle che viaggiano da 10 a 100 volte più velocemente della media del vento solare – i ricercatori hanno concluso che solo questo processo, che si chiama riconnessione magnetica, può produrre il vento solare.
La grande conclusione è che è la riconnessione magnetica all’interno di queste strutture a imbuto che fornisce la fonte di energia del vento solare veloce. È sottostrutturata all’interno di fori coronali a queste cellule di supergranulazione. Proviene da questi piccoli fasci di energia magnetica che sono associati ai flussi di convezione e dai risultati ottenuti è la riconnesione magnetica a permetterlo. Le strutture a imbuto probabilmente corrispondono ai getti luminosi che possono essere visti dalla Terra all’interno dei fori coronali.
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Immergersi nel Sole
Quando il vento solare raggiunge la Terra, a 93 milioni di miglia dal sole, si è evoluto in un flusso omogeneo e turbolento di violenti campi magnetici intrecciati con particelle cariche che interagiscono con il campo magnetico terrestre e scaricano energia elettrica nell’atmosfera superiore. Questo eccita gli atomi, producendo aurore colorate ai poli, ma ha effetti che si riversano nell’atmosfera terrestre come le tempeste magnetiche.
La sonda è stata progettata per determinare l’aspetto di questo vento turbolento nel luogo in cui viene generato vicino alla superficie del Sole, la fotosfera, e come le particelle cariche del vento – protoni, elettroni e ioni più pesanti, principalmente nuclei di elio – vengono accelerate per sfuggire alla gravità del Sole. Per fare ciò, la Parker Solar Probe ha dovuto avvicinarsi a meno di 25-30 raggi solari, cioè a meno di 13 milioni di miglia.
Nel 2021, gli strumenti hanno registrato i cambi di campo magnetico nelle onde di Alfvén che sembravano essere associati alle regioni in cui si genera il vento solare. Quando la sonda ha raggiunto circa i 5,2 milioni di miglia era chiaro dai dati che la sonda stava attraversando getti di materiale, piuttosto che una semplice turbolenza. Bale, Drake e i loro colleghi hanno fatto risalire questi getti alle cellule di supergranulazione nella fotosfera, dove i campi magnetici si accumulano e si incanalano verso il Sole.
Ma le particelle cariche sono state accelerate in questi imbuti dalla riconnessione magnetica, che scaglierebbe le particelle verso l’esterno, o da onde di plasma caldo – particelle ionizzate e campo magnetico – che fuoriescono dal sole, come se stessero cavalcando un’onda?
Il fatto che la Parker Solar Probe abbia rilevato particelle ad altissima energia in questi getti – da decine a centinaia di kiloelettronvolt (keV), contro pochi keV per la maggior parte delle particelle del vento solare – ha dimostrato che deve essere la riconnessione magnetica che accelera le particelle e genera il Onde di Alfvén, le quali probabilmente danno alle particelle una spinta in più.
La Parker Solar Probe non sarà in grado di avvicinarsi al Sole sino a 4 milioni di miglia senza distruggere i suoi strumenti. Bale si aspetta di consolidare le conclusioni del team con i dati di quell’altitudine, anche se il Sole sta ora entrando nel massimo solare, quando l’attività diventa molto più caotica e potrebbe oscurare i processi che gli scienziati stanno cercando di vedere. Il fatto che la sonda sia stata inviata in un momento di “quiete” dell’attività solare era sembrata per gli scienziati una sfortuna, ma alla fine questi dettagli non si sarebbero potuti osservare.
Riferimenti: Science Alert, Nature
