Un team di SAO ha contribuito a risolvere un mistero decennale che circonda il vento solare e che ci aiuta a capire come il Sole influisce sul suo ambiente e, in ultima analisi, sulla Terra.
Dagli anni ’60, gli astronomi si sono chiesti come il “vento solare” supersonico del Sole, un flusso di particelle energetiche che fluisce nel Sistema Solare, continui a ricevere energia una volta lasciato il Sole.
Ora, grazie a una fortunata schiera di due veicoli spaziali attualmente nello spazio che studiano il Sole, potrebbero aver scoperto la risposta.
Un articolo pubblicato sulla rivista Science, condotto dai ricercatori dello Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) che fa parte del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), fornisce prove conclusive che i venti solari più veloci sono alimentati da “tornanti” magnetici, o grandi pieghe nel campo magnetico, vicino al Sole.
“Il nostro studio affronta un’enorme questione aperta su come il vento solare viene energizzato e ci aiuta a capire come il Sole influisce sul suo ambiente e, in ultima analisi, sulla Terra”, ha detto Yeimy Rivera del CfA che ha co-condotto lo studio.
“Se questo processo avviene nella nostra stella locale, è molto probabile che questo alimenti i venti di altre stelle in tutta la galassia della Via Lattea e oltre e potrebbe avere implicazioni per l’abitabilità degli esopianeti”.
In precedenza, la Parker Solar Probe della NASA ha scoperto che questi tornanti erano comuni in tutto il vento solare.
Quando Parker è diventata la prima navicella a entrare nell’atmosfera magnetica del Sole nel 2021, gli scienziati hanno osservato che i tornanti diventano più distinti e più potenti man mano che Parker si avvicina al bordo esterno dell’atmosfera.
Fino ad ora, tuttavia, gli scienziati non avevano prove sperimentali che questo interessante fenomeno depositi effettivamente abbastanza energia da essere importante nel vento solare.
“Circa tre anni fa, stavo tenendo un discorso su quanto siano affascinanti queste onde”, ha detto il co-autore Mike Stevens, anche lui al CfA. “Alla fine, un professore di astronomia si è alzato e ha detto ‘è bello, ma contano davvero?'”
Per rispondere a questa domanda, il team di scienziati ha dovuto utilizzare due diversi veicoli spaziali: Parker è costruito per volare attraverso l’atmosfera del Sole, o “corona”.
Gli scienziati e gli ingegneri dello Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO), che fa parte del CfA, hanno parzialmente costruito uno degli strumenti chiave a bordo di Parker.
Nel frattempo, anche la missione Solar Orbiter dell’ESA si trova su un’orbita che la porta relativamente vicino al Sole con strumenti complementari a bordo che misurano il vento solare a distanze maggiori.
Questa scoperta è stata resa possibile grazie a un allineamento casuale nel febbraio 2022 che ha permesso sia alla Parker Solar Probe che al Solar Orbiter di misurare lo stesso flusso di vento solare a due giorni di distanza l’uno dall’altro. Solar Orbiter era quasi a metà strada verso il Sole mentre Parker stava costeggiando il bordo dell’atmosfera magnetica del Sole.
“Inizialmente non ci eravamo resi conto che Parker e Solar Orbiter stavano misurando la stessa cosa. Parker ha visto questo plasma più lento vicino al Sole che era pieno di onde di ritorno, e poi Solar Orbiter ha registrato un flusso veloce che aveva ricevuto calore e con pochissima attività ondulatoria”, ha detto Samuel Badman del CfA, l’altro co-responsabile dello studio.
“Quando abbiamo collegato le due cose, è stato un vero momento eureka”.
Gli scienziati sanno da tempo che l’energia viene spostata attraverso la corona del Sole e il vento solare, almeno in parte, attraverso quelle che sono conosciute come “onde di Alfven”.
Queste onde trasportano energia attraverso un plasma, lo stato surriscaldato della materia che costituisce gran parte del Sole.
Tuttavia, quanto le onde di Alfven si evolvano e interagiscono con il vento solare tra il Sole e la Terra non poteva essere misurato fino a quando queste due missioni non sono state inviate più vicino al Sole che mai insieme.
Ora, gli scienziati possono determinare direttamente quanta energia è immagazzinata nelle fluttuazioni magnetiche e di velocità di queste onde vicino alla corona e quanta meno energia viene trasportata dalle onde più lontane dal Sole.
La nuova ricerca mostra che le onde di Alfven sotto forma di tornanti forniscono energia sufficiente per spiegare il riscaldamento e l’accelerazione documentati nel flusso più veloce del vento solare mentre si allontana dal Sole.
La conoscenza è un pezzo cruciale del puzzle che aiuterà gli scienziati a prevedere meglio l’attività solare tra il Sole e la Terra, oltre a capire come le stelle simili al Sole e i venti stellari operano ovunque.
“Ci è voluto più di mezzo secolo per confermare che l’accelerazione e il riscaldamento delle onde alfveniche sono processi importanti, e avvengono approssimativamente nel modo in cui pensiamo”, ha detto John Belcher, professore emerito del Massachusetts Institute of Technology che non è stato coinvolto in questo studio.
“Questo sarà un documento classico e aiuterà a raggiungere uno degli obiettivi principali della Parker Solar Probe”.
Crediti: Sfondo immagine: NASA Goddard / CIL / Adriana Manrique Gutierrez, Immagini del veicolo spaziale: NASA / ESA
