Perché osservare le stelle a diverse lunghezze d’onda? Per rispondere a questa domanda, la NASA ha realizzato e distribuito l’immagine di oggi che a prima vista potrebbe sembrare un collage di ritratti di stelle, caratterizzate da diversi colori, dimensioni, età e attività. In realtà, quello presentato è un puzzle di fotografie del nostro Sole che ci permette di comprendere come, guardare la nostra stella a diverse lunghezze d’onda, possa svelare fenomeni fisici diversi che avvengono al suo interno e sulla sua superficie.
Un collage di immagini del Sole a varie lunghezze d’onda realizzate da SDO. Crediti: NASA/SDO/Goddard Space Flight Center
Il collage è stato composto con dati recentemente raccolti da SDO, il Solar Dynamics Observatory, lanciato dalla NASA all’inizio del 2010 per generare immagini ad altissima risoluzione della nostra stella. Per raggiungere questo obiettivo, SDO utilizza diversi strumenti chiamati AIA (Amospheric Imaging Assembly) e HDMI (Helioseismic and Magnetic Imager) che permettono di realizzare fotografie in dieci diverse lunghezze d’onda e immagini che contengono dati sul campo magnetico e informazioni doppler sulla velocità della materia espulsa dal sole.
Per comprendere perché il Sole appaia così diverso in queste immagini scattate dallo stesso punto di vista e nello stesso periodo, bisogna partire dalla considerazione (forse ovvia) che la nostra stella è una palla di gas ad altissima temperatura e che grazie al suo calore, come una enorme lampadina a incandescenza, emette una radiazione elettromagnetica in molte lunghezze d’onda (una caratteristica questa, legata al colore della radiazione o alla sua energia). Queste lunghezze d’onda, sommate, generano la luce percepita dai nostri occhi e comunemente definita bianca, che ci restituisce l’abituale immagine del Sole, con il suo disco arancione, uniforme e dai bordi ben netti.
Da questa prima immagine si potrebbe dedurre una natura ben poco attiva della nostra stella, che in realtà nasconde molto altro. A causa di fenomeni atomici, il Sole emette anche radiazioni molto più energetiche ma invisibili ad occhio nudo, dall’estremo ultravioletto ai raggi x: i diversi atomi che lo compongono (elio, idrogeno, ferro per esempio) emettono a queste particolari lunghezze d’onda quando assorbono e cedono nuovamente energia. Il meccanismo è più intricato ed entrano in gioco anche gli ioni e le molecole che compongono la nostra stella. Gli scienziati già dall’inizio del ‘900 hanno cominciato a osservare tutti questi meccanismi e organizzarli in veri e propri cataloghi che associano a ogni fenomeno le sue lunghezze d’onda.
Quindi, osservare il Sole a una certa lunghezza d’onda e a una data energia permette di selezionare un particolare fenomeno che avviene al suo interno. E visto che fenomeni diversi avvengono in punti diversi del Sole, di isolare e osservare parti diverse dell’atmosfera solare, dalla superficie fino agli ultimi strati della corona. E’ quanto succede con SDO, i cui strumenti sono stati studiati in modo da sfruttare al meglio questa possibilità. Alcuni esempi sono chiaramente identificabili tra le tessere del collage: come l’immagine in alto a destra, realizzata sommando tutte le lunghezze d’onda nel visibile, in cui appare il disco arancione del Sole ben riconoscibile ai nostri occhi. O le tessere giallo chiaro e uniformi, realizzate selezionando la lunghezza d’onda gialla/verde (4500 Angstrom), energia che viene generalmente emessa da materiale a 5700 gradi Kelvin, la temperatura della superficie del sole e che quindi permette di avere una visione della fotosfera della nostra stella. Oppure le tessere verdi in cui sono ben visibili le potenti emissioni solari. Queste ultime sono realizzate nell’ultravioletto estremo (94 Angstrom), energia prodotta da atomi riscaldati a 6 milioni di gradi Kelvin che permette di visualizzare i solar flares, fenomeni in cui si raggiungono queste temperature. Per saperne di più e capire le molte informazioni contenute a tutte le lunghezze d’onda delle singole tessere del mosaico, consulta questa pagina esplicativa della NASA.
Per saperne di più:
http://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/news/light-wavelengths.html