In previsione dell’arrivo di New Horizons nello spazio interstellare, i ricercatori stanno sviluppando un metodo di previsione del vento solare.
Il Sistema Solare è circondato da una vasta bolla di plasma creata dal vento solare che fluisce verso l’esterno dal Sole. Questa bolla protegge il sistema dalla maggior parte delle radiazioni cosmiche che attraversano il mezzo interstellare. Nel frattempo, mentre il nostro sistema orbita attorno al centro della Via Lattea, crea una regione arrotondata a forma di “naso” davanti a sé e una “coda” nella sua scia. Gli scienziati sono divisi sulla forma dell’eliosfera: alcuni sostengono che assomigli a una cometa, mentre altri preferiscono un profilo a forma di croissant. Un team, guidato dal ricercatore post-dottorato dello SwRI, il dottor Jonathan Gasser, ha combinato un metodo di previsione del vento solare con modelli analitici e numerici dell’eliosfera per determinare dove New Horizons incontrerà il primo confine di plasma nell’eliosfera esterna.
Eliosfera e vento solare
I confini dell’eliosfera sono dinamici: il bordo esterno si sposta costantemente in risposta alle mutevoli condizioni solari, espandendosi durante il massimo solare e contraendosi durante il minimo solare. I ricercatori del Southwest Research Institute (SwRI) sono impegnati nello studio dell’eliosfera affinché gli astronomi possano creare modelli predittivi in grado di indicare la posizione dell’onda d’urto di terminazione, ovvero il confine esterno dell’eliosfera, lungo la direzione di marcia della sonda New Horizons.
Il nuovo studio del Southwest Research Institute (SwRI), basato sui dati della sonda New Horizons della NASA, ha portato alla luce interessanti spunti sul perché il vento solare rallenti gradualmente man mano che si avvicina ai confini del sistema solare e al limite con lo spazio interstellare. “Mentre il vento solare si allontana dal Sole a velocità supersoniche, circa 1 milione di miglia all’ora, alla fine incontra particelle di gas neutro interstellare che entrano nell’eliosfera“, ha spiegato Elliott. “Questi atomi interstellari neutri si ionizzano tramite uno scambio di carica con gli ioni del vento solare, aggiungendo massa al vento solare e raccogliendo materiale interstellare che ne rallenta la velocità.“
Attualmente New Horizons si trova a circa 66 UA dal Sole. Un’UA, la distanza tra la Terra e il Sole, corrisponde a circa 93 milioni di miglia. I ricercatori, guidati dalla dottoressa Heather Elliott dello SwRI, hanno studiato come la velocità del vento solare, misurata dallo strumento SWAP (Solar Wind Around Pluto) a bordo di New Horizons, sia cambiata tra le 21 e le 58 UA rispetto alle misurazioni effettuate più vicino al Sole.
Un rallentamento graduale
In precedenza, le misurazioni effettuate dalle sonde New Horizons e Voyager 2 tra 30 e 43 UA indicavano che il vento solare era dal 5 al 10% più lento rispetto a quello a 1 UA vicino alla Terra. Ora, i ricercatori di New Horizons hanno scoperto che a 58 UA il vento solare è dal 13 al 15% più lento rispetto a quello a 1 UA. Questo graduale rallentamento è in linea con i modelli precedenti su come il materiale interstellare entra nell’eliosfera e influenza il vento solare. Dimostra inoltre come l’influenza del Sole diminuisca a grandi distanze.
Questa graduale diminuzione di velocità impallidisce al confronto con il brusco calo di velocità previsto quando New Horizons raggiungerà finalmente l’onda d’urto di terminazione (TS) dell’eliosfera, ovvero il punto in cui le particelle solari rallentano rapidamente fino a raggiungere una velocità inferiore a quella del suono del plasma locale (composto dal vento solare e dagli ioni interstellari). L’onda d’urto di terminazione è una chiara indicazione del fatto che il materiale interstellare in arrivo influenza pesantemente le proprietà del vento solare man mano che si avvicina al confine esterno dell’eliosfera. Voyager 2 ha misurato un brusco calo di velocità del 46% in corrispondenza dell’onda d’urto di terminazione, a una distanza di 84 UA.
“Alla fine, il vento solare raggiunge i confini esterni dell’eliosfera, la sfera d’influenza in cui il vento solare influenza l’ambiente spaziale, dove interagisce con il materiale interstellare in arrivo. La forma e le proprietà di questi confini eliosferici controllano la quantità di Raggi Cosmici Galattici (GCR) che possono entrare nel nostro sistema solare e raggiungere la Terra”, ha affermato Elliott. “Pertanto, i dati di New Horizons, combinati con le osservazioni di altre missioni come IBEX, IMAP e Voyager, miglioreranno la nostra comprensione dei confini del sistema solare”.
L’importanza del vento solare
Questo è importante per gli astronauti che lavorano al di fuori dell’atmosfera protettiva terrestre sulla Luna e, in futuro, nel viaggio dell’umanità verso Marte, perché i raggi cosmici galattici (GCR) rappresentano uno dei rischi più gravi per i viaggi spaziali di lunga durata. Possono aumentare il rischio di cancro nei viaggiatori e avere un impatto negativo sulla tecnologia. “Questi nuovi dati potrebbero essere estremamente utili per prevedere i limiti esterni dell’eliosfera e del sistema solare e, in definitiva, la quantità di radiazioni GCR a cui sono esposti astronauti, satelliti e veicoli spaziali, soprattutto in vista di un’esplorazione dello spazio profondo più ambiziosa“, ha affermato Elliott.
Bolle protettive e New Horizons
Questi risultati forniscono anche informazioni sulle astrosfere, le bolle protettive simili all’eliosfera generate da altre stelle nella galassia. Le astrosfere condividono molte somiglianze con l’eliosfera del Sole e potrebbero aiutarci a capire come le altre stelle interagiscono con il materiale interstellare che circonda i loro sistemi. “Studiare l’eliosfera è come risolvere un enigma cosmico“, ha affermato Elliott. “Non solo impariamo di più su come termina l’influenza del Sole, ma acquisiamo anche una comprensione più profonda del confine tra il nostro sistema solare e lo spazio interstellare, un passo fondamentale per la pianificazione dei futuri viaggi interstellari.“
“La sonda New Horizons della NASA continua ad essere l’unica sonda spaziale nell’eliosfera esterna del Sole e a fornire nuove importanti informazioni che vanno ad arricchire le scoperte delle consolidate sonde Voyager“, ha affermato il Dott. Alan Stern, Vicepresidente Associato dello SwRI e Responsabile Scientifico della missione New Horizons. “I nostri studi sull’eliosfera, come questo, sono praticamente continui e forniscono nuovi set di dati cruciali per comprendere meglio l’eliosfera esterna del Sole e la sua regione terminale ben oltre l’orbita di Plutone.“
Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su Universe Today
- Leggi il comunicato stampa su Southwest Research Institute
- Leggi il paper scientifico intitolato “Solar Wind Forecasting for Long-term Variations of the Global Heliosphere” pubblicato su The Astrophysical Journal
