Gli scienziati riferiscono di elettroni accelerati legati ai raggi cosmici. A più di 40 anni dal lancio, le Voyager continuano a fare scoperte nello spazio interstellare

In un nuovo studio, un team di fisici guidati dall’Università dello Iowa riferisce il primo rilevamento di esplosioni di elettroni di raggi cosmici accelerati da onde d’urto originate da grandi eruzioni del Sole. Il rilevamento, effettuato dagli strumenti a bordo delle navicelle Voyager 1 e Voyager 2, è avvenuto mentre le Voyager continuano il loro viaggio verso l’esterno attraverso lo spazio interstellare, rendendoli così i primi velivoli a registrare questa fisica unica nel regno tra le stelle.

Questi lampi di elettroni appena rilevati sono come una guardia avanzata accelerata lungo le linee del campo magnetico nel mezzo interstellare; gli elettroni viaggiano quasi alla velocità della luce, circa 670 volte più veloci delle onde d’urto che inizialmente li hanno spinti. Le esplosioni sono state seguite da oscillazioni dell’onda di plasma causate da elettroni a bassa energia che arrivavano agli strumenti dei Voyager giorni dopo e, infine, in alcuni casi, l’onda d’urto stessa per un mese.

Voyager 1
Rappresentazione artistica della sonda Voyager 1. Credit: NASA

Onde d’urto

Le onde d’urto sono emanate da espulsioni di massa coronale, espulsioni di gas caldo ed energia che si muovono verso l’esterno dal Sole ad oltre un milione di chilometri all’ora. Anche a quelle velocità, ci vuole più di un anno affinché le onde d’urto raggiungano la navicella Voyager ad oltre 23 miliardi di chilometri dalla Terra. “Quello che vediamo qui è un certo meccanismo in base al quale quando l’onda d’urto entra in contatto per la prima volta con le linee del campo magnetico interstellare che passa attraverso il veicolo spaziale, riflette e accelera alcuni degli elettroni dei raggi cosmici“, afferma Don Gurnett, professore emerito di fisica e astronomia a Iowa e l’autore corrispondente dello studio. 

Il modello
Il modello. Credit: Gurnett et al., The Astronomical Journal, 2020

La scoperta potrebbe aiutare i fisici a comprendere meglio le dinamiche alla base delle onde d’urto e della radiazione cosmica provenienti dai flare stellari e dalle esplosioni stellari. Le future attività extraveicolari degli astronauti sulla Luna o su Marte potrebbero fornire dati circa le concentrazioni di raggi cosmici di gran lunga superiori a quelle che sperimentiamo sulla Terra.

Voyager 1
Questa illustrazione mostra la posizione delle sonde Voyager 1 e Voyager 2 della NASA, al di fuori dell’eliosfera, una bolla protettiva creata dal Sole che si estende ben oltre l’orbita di Plutone. La Voyager 1 è uscita dall’eliosfera nell’agosto 2012. La Voyager 2 è uscita in una posizione diversa nel novembre 2018. Credit: NASA / JPL-Caltech

Il mezzo interstellare

I fisici ritengono che questi elettroni nel mezzo interstellare siano riflessi da un campo magnetico rafforzato al bordo dell’onda d’urto e successivamente accelerati dal movimento dell’onda d’urto. Gli elettroni riflessi poi si muovono a spirale lungo le linee del campo magnetico interstellare, guadagnando velocità con l’aumentare della distanza tra loro. In un articolo del 2014 sulla rivista Astrophysical Letters, i fisici JR Jokipii e Jozsef Kota hanno descritto teoricamente come gli ioni riflessi dalle onde d’urto potrebbero essere accelerati lungo le linee del campo magnetico interstellare. L’attuale studio esamina le raffiche di elettroni rilevati dalla sonda Voyager che si ritiene siano accelerati da un processo simile.

Riferimenti:

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