La sonda Solar Orbiter riconduce gli elettroni superveloci al Sole

Il Sole è l’acceleratore di particelle più energetico del Sistema Solare. Solleva gli elettroni quasi alla velocità della luce e li scaglia nello spazio, inondando il Sistema Solare con i cosiddetti “Elettroni Energetici Solari” (SEE).

I ricercatori hanno ora utilizzato Solar Orbiter per individuare la fonte di questi elettroni energetici e risalire a ciò che vediamo nello spazio a ciò che sta effettivamente accadendo sul Sole.

Hanno trovato due tipi di SEE con storie chiaramente distinte: una collegata a intensi brillamenti solari (esplosioni da porzioni più piccole della superficie del Sole) e una a più grandi eruzioni di gas caldo dall’atmosfera del Sole (note come “espulsioni di massa coronale” o CME).

“Vediamo una chiara divisione tra eventi di particelle ‘impulsivi’, in cui questi elettroni energetici sfrecciano fuori dalla superficie del Sole a raffiche attraverso i brillamenti solari, e quelli ‘graduali’ associati a CME più estese, che rilasciano un’ondata di particelle per periodi di tempo più lunghi e su intervalli angolari più ampi”, afferma l’autore principale Alexander Warmuth del Leibniz Institute for Astrophysics di Potsdam (AIP). Germania.

Mentre gli scienziati erano consapevoli dell’esistenza di due tipi di eventi SEE, Solar Orbiter è stato in grado di misurare in modo completo un gran numero di eventi e di guardare molto più vicino al Sole rispetto ad altre missioni, per rivelare come si formano e lasciano la superficie della nostra stella.

“Siamo stati in grado di identificare e comprendere questi due gruppi solo osservando centinaia di eventi a diverse distanze dal Sole con più strumenti, qualcosa che solo Solar Orbiter può fare”, aggiunge Alexander.

Avvicinandoci così tanto alla nostra stella, siamo stati in grado di misurare le particelle in uno stato incontaminato e abbiamo potuto quindi determinare con precisione l’ora e il luogo in cui sono iniziate dal Sole.

Lo studio è il più completo degli eventi SEE fino ad oggi e produce un catalogo che crescerà solo durante la vita di Solar Orbiter.

Ha utilizzato otto dei dieci strumenti di Solar Orbiter per osservare più di 300 eventi tra novembre 2020 e dicembre 2022.

Questa ricerca dimostra il potere della collaborazione: è stata possibile solo grazie all’esperienza combinata e al lavoro di squadra di scienziati europei, team di strumenti provenienti da tutti gli Stati membri dell’ESA e colleghi statunitensi, coordinati da scienziati di AIP.

“È la prima volta che vediamo chiaramente questa connessione tra le particelle nello spazio e i loro eventi sorgente che si verificano sul Sole”, aggiunge il co-autore Frederic Schuller, anche lui dell’AIP.

“Abbiamo misurato gli elettroni energetici in situ – cioè, Solar Orbiter ha effettivamente volato attraverso i flussi di elettroni – utilizzando contemporaneamente più strumenti del veicolo spaziale per osservare ciò che stava accadendo al Sole. Abbiamo anche raccolto informazioni sull’ambiente spaziale tra il Sole e il veicolo spaziale”.

I ricercatori hanno rilevato eventi SEE a diverse distanze dal Sole. Questo ha permesso loro di studiare come si comportano gli elettroni mentre viaggiano attraverso il Sistema Solare, rispondendo a una domanda persistente su queste particelle energetiche.

Quando individuiamo un brillamento o una CME, c’è spesso un apparente ritardo tra ciò che vediamo accadere al Sole e il rilascio di SEE nello spazio. In casi estremi, le particelle sembrano impiegare ore per fuoriuscire. Perché?

“Si scopre che questo è correlato al modo in cui gli elettroni viaggiano nello spazio: non è un ritardo nel rilascio, ma un ritardo nel rilevamento”, afferma la coautrice e ricercatrice dell’ESA Laura Rodríguez-García.

“Gli elettroni incontrano turbolenza, si disperdono in direzioni diverse e così via, quindi non li individuiamo immediatamente. Questi effetti si accumulano man mano che ci si allontana dal Sole”.

Lo spazio tra il Sole e i pianeti del Sistema Solare non è vuoto.

Un vento di particelle cariche fuoriesce costantemente dal Sole, trascinando con sé il campo magnetico del Sole.

Riempie lo spazio e influenza il modo in cui le particelle viaggiano; piuttosto che essere in grado di andare dove vogliono, le SEE sono confinate, disperse e disturbate da questo vento e dal suo magnetismo.

Lo studio soddisfa un importante obiettivo di Solar Orbiter: monitorare continuamente la nostra stella e i suoi dintorni per rintracciare le particelle espulse fino alle loro fonti al Sole.

“Grazie a Solar Orbiter, stiamo imparando a conoscere la nostra stella meglio che mai”, afferma Daniel Müller, Project Scientist dell’ESA per Solar Orbiter.

“Durante i suoi primi cinque anni nello spazio, Solar Orbiter ha osservato una grande quantità di eventi di particelle energetiche solari. Di conseguenza, siamo stati in grado di eseguire analisi dettagliate e assemblare un database unico che la comunità mondiale può esplorare”.

Fondamentalmente, la scoperta è importante per la nostra comprensione della meteorologia spaziale, dove previsioni accurate sono essenziali per mantenere il nostro veicolo spaziale operativo e sicuro.

Uno dei due tipi di SEE è più importante per la meteorologia spaziale: quello collegato alle CME, che tendono a trattenere più particelle ad alta energia e quindi minacciano molti più danni.

Per questo motivo, essere in grado di distinguere tra i due tipi di SEE è estremamente rilevante per le nostre previsioni.