Parker Solar Probe: i primi risultati sul Sole

La sonda Parker Solar Probe sta proseguendo la sua missione di studio del nostro Sole rivelando dettagli incredibili e facendo luce su come altre stelle possono formarsi e comportarsi in tutto l’universo. I dati raccolti nei primi due sorvoli erano stati condivisi in quattro documenti che hanno svelato caratteristiche precedentemente sconosciute, e sino ad oggi solo teorizzate, della nostra stella.

In quattro articoli pubblicati sulla rivista Nature, gli scienziati hanno descritto le osservazioni senza precedenti della sonda Parker Solar Probe (o PSP) vicino al Sole effettuate attraverso due sorvoli ravvicinati da record. Grazie a esse sono state rivelate nuove informazioni sui processi che guidano il vento solare – il costante deflusso di gas caldo e ionizzato che scorre verso l’esterno dal Sole e riempie il sistema solare – e come il vento solare si accoppi con la rotazione solare. Attraverso questi passaggi ravvicinati, la missione ha anche esaminato la polvere dell’ambiente coronale e ha individuato eventi di accelerazione delle particelle così piccoli da non essere rilevabili dalla Terra, che dista quasi 150 milioni di chilometri dal Sole.  

Durante i suoi primi sorvoli, la PSP ha studiato il Sole da una distanza di circa 24 milioni di chilometri, già più vicina al Sole rispetto a Mercurio, e la sonda spaziale si avvicinerà ancora di più nei prossimi sorvoli.

L’OSSERVAZIONE RAVVICINATA DEL SOLE

Osservare il Sole da vicino ci offre una visione senza precedenti di importanti fenomeni solari e di come essi abbiano influenza sulla Terra, fornendo allo stesso tempo nuove rilevanti intuizioni per la comprensione delle stelle attive nelle galassie. 

Tra i risultati ottenuti vi sono nuove comprensioni su come si comporta il costante deflusso del vento solare da parte del Sole. Visto vicino alla Terra, il plasma del vento solare sembra essere un flusso relativamente uniforme, che può interagire con il campo magnetico naturale del nostro pianeta e causare effetti meteorologici spaziali che interferiscono con la tecnologia. Ma vicino al Sole le osservazioni della PSP hanno rivelato un flusso dinamico e altamente strutturato, simile a quello di un estuario che funge da zona di transizione quando un fiume scorre nell’oceano. Per la prima volta, gli scienziati sono stati in grado di studiare il vento solare dalla sua fonte, la corona solare, in modo simile a come si potrebbe osservare il ruscello che funge da sorgente di un fiume. Questo fornisce una prospettiva molto diversa rispetto allo studio del vento solare in cui il suo flusso colpisce la Terra.

SWITCHBACK

Un tipo di evento in particolare ha attirato l’attenzione dei team scientifici: il ribaltamento nella direzione del campo magnetico, che fuoriesce dal Sole, incorporato nel vento solare e rilevato dallo strumento FIELDS. Queste inversioni – chiamate “switchback” – sembrano essere un fenomeno molto comune nel flusso del vento solare all’interno dell’orbita di Mercurio e durano da pochi secondi a diversi minuti mentre fluiscono attorno alla sonda spaziale. Eppure, sembrano non essere presenti allontanandosi dal Sole, il che li rende non rilevabili senza la possibilità direttamente attraverso quel vento solare come ha fatto la PSP.

Durante uno “switchback”, il campo magnetico ritorna su sé stesso fino a quando non viene puntato quasi direttamente verso il Sole. Questi “ritorni”, insieme ad altre osservazioni del vento solare, possono fornire indizi precoci su quali meccanismi riscaldano e accelerano il vento solare. Tali informazioni non solo aiutano a cambiare la nostra comprensione di ciò che causa il vento solare e il clima spaziale che influenzano la Terra, ma ci aiutano anche a comprendere un processo fondamentale di come funzionano le stelle e come rilasciano energia magnetica nel loro ambiente.

VENTO ROTANTE

In una pubblicazione separata, basata sulle misurazioni dello strumento Solar Wind Electrons Alpha and Protons (SWEAP), i ricercatori hanno trovato indizi sorprendenti su come la rotazione del Sole influenzi il deflusso del vento solare. Vicino alla Terra, il vento solare scorre oltre il nostro pianeta come se viaggiasse inizialmente in linea quasi retta – o “radialmente”, come i raggi di una ruota di bicicletta – fuori dal Sole in tutte le direzioni. Ma il Sole ruota mentre rilascia il vento solare e, prima che si liberi, il vento solare dovrebbe ottenere una spinta in sincronia con la rotazione del Sole.

Mentre Parker si avventurava a una distanza di circa 30 milioni di chilometri dal Sole, i ricercatori hanno ottenuto le prime osservazioni di questo effetto. A quella distanza l’entità di questo movimento laterale era molto più forte del previsto, ma è anche passata molto rapidamente a un flusso rettilineo, rigorosamente verso l’esterno, che di fatto maschera gli effetti rilevati a una distanza maggiore. Questa enorme atmosfera estesa del Sole influenza naturalmente la rotazione della stella. Comprendere questo punto di transizione nel vento solare è la chiave per aiutarci a capire come la rotazione del Sole rallenti nel tempo con implicazioni per i cicli di vita della nostra stella, nel suo passato potenzialmente violento così come per altre stelle e nella formazione di dischi protoplanetari, densi dischi di gas e polvere che circondano giovani stelle.

POLVERE NEL VENTO

La PSP ha anche osservato la prima prova diretta di polvere che inizia a diradarsi a circa 11 milioni di chilometri dal Sole, un effetto teorizzato per quasi un secolo ma che fino a oggi era stato impossibile da misurare. Queste osservazioni sono state effettuate utilizzando lo strumento WISPR (Wide-field Imager for Solar Probe) di Parker, a una distanza di circa 6 milioni di chilometri dal Sole. Gli scienziati sospettano da tempo che vicino al Sole questa polvere si sarebbe riscaldata a temperature elevate trasformandola in un gas e creando una regione priva di polvere attorno alla stella. 

PARTICELLE ENERGETICHE

Infine, gli strumenti di rilevamento di particelle energetiche Integrated Science Investigation of the Sun (ISʘIS) di Parker hanno misurato diversi eventi mai visti prima così piccoli che se ne perdono tutte le tracce prima che raggiungano la Terra. Questi strumenti hanno anche trovato un raro tipo di esplosione di particelle con un rapporto particolarmente elevato di elementi più pesanti, suggerendo che entrambi i tipi di eventi potrebbero essere più comuni di quanto gli scienziati pensassero in precedenza. Gli eventi di particelle energetiche solari sono importanti poiché possono verificarsi improvvisamente e portare a condizioni meteorologiche spaziali vicino alla Terra che possono essere potenzialmente dannose per gli astronauti.

Le informazioni che Parker ha scoperto su come il Sole espelle costantemente materiale ed energia aiuteranno gli scienziati a riscrivere i modelli che usano per comprendere e prevedere il clima spaziale intorno al nostro pianeta e comprendere il processo mediante il quale le stelle vengono create ed evolvono. Queste informazioni saranno fondamentali per proteggere gli astronauti e la tecnologia nello spazio, una parte importante del programma Artemis della NASA, che prevede di inviare nel prossimo futuro gli astronauti sulla Luna e, in seguito, su Marte.

Riferimenti:

• https://www.nasa.gov/press-release/first-nasa-parker-solar-probe-results-reveal-surprising-details-about-our-sun