Nell’animazione vengono rappresentate le regioni della corona solare e del vento che si muove nel sistema solare (la figura non è in scala). Crediti: Goddard Space Flight Center/NASA/Lisa Poje
Il vento solare è stato osservato per la prima volta nel luogo sfuggente della sua formazione. Il flusso di particelle cariche provenienti dal Sole ha un comportamento estremamente turbolento, mentre vicino alla superficie della nostra stella è ordinato in raggi distinti, più o meno come vengono raffigurati nei disegni dei bambini. I processi che portano la struttura definita della corona a trasformarsi in vento solare erano fino a oggi un grande mistero.
Grazie al Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO), una missione spaziale della NASA composta da due satelliti impegnati nell’osservazione del Sole e lanciata nel 2006, un team di scienziati è riuscito a riprendere e descrivere proprio questa transizione. Definire i dettagli di questa regione di passaggio ci aiuta a conoscere meglio il nostro sistema solare. I risultati dello studio sono pubblicati sull’ultimo numero della rivista The Astrophysical Journal.
«Ora abbiamo una visione globale dell’evoluzione del vento solare», dice Nicholeen Viall, scienziata presso il Goddard Space Flight Center della NASA e co-autrice dello studio. «Questa ricerca ci aiuterà a migliorare la nostra comprensione di come si sviluppa ed evolve l’ambiente spaziale che ci circonda».
Sia che ci troviamo vicino alla Terra od oltre l’orbita di Plutone, lo spazio è dominato dall’attività solare. Il Sole e la sua atmosfera sono composti da plasma, una miscela di particelle cariche a temperature molto alte, che viaggiano nello spazio legate alle linee di campo magnetico. Il materiale proveniente dalla corona solare si muove dunque all’interno del Sistema solare sotto forma di vento solare. Ma gli scienziati hanno scoperto che, quando il plasma si sposta a grandi distanze dal Sole, le cose cambiano: la nostra stella perde il “controllo magnetico” della situazione e comincia a prendere forma il confine che definisce la corona esterna.
«Più ci si allontana dal Sole, più l’intensità del campo magnetico scende rapidamente, e lo fa in modo molto più marcato rispetto alla pressione del materiale», spiega Craig DeForest, fisico solare presso il Southwest Research Institute e primo autore dello studio. «A un certo punto il materiale agisce più come un gas che come un plasma magneticamente strutturato».
Questa frammentazione dei raggi è simile al modo in cui il flusso d’acqua si separa in gocce sempre più piccole dopo essere stata sparata da una pistola ad acqua. Le immagini prodotte da questo studio hanno catturato il plasma in una fase analoga.
Immagini in sequenza del vento solare immortalato dalle sonde della missione STEREO della NASA (a sinistra) e dopo l’elaborazione al computer (a destra). Gli scienziati hanno utilizzato un algoritmo in grado di oscurare le stelle più luminose e il contributo dovuto alla polvere presente nel Sistema solare, permettendo così di vedere il passaggio dalla corona al vento solare. Crediti: Craig DeForest, SwRI
Prima di questo studio, gli scienziati avevano ipotizzato che le forze magnetiche giocassero un ruolo fondamentale nel definire la forma del bordo della corona. Tuttavia l’effetto non è mai stato osservato direttamente, perché le immagini sono molto difficili da elaborare. A una distanza di circa trenta milioni di chilometri dalla superficie del Sole, il plasma che compone il vento solare è tenue e contiene elettroni liberi che interagiscono con la luce della nostra stella. Questo significa che possono essere osservati, ma sono molto deboli e richiedono un’elaborazione attenta e dettagliata.
Per poter identificare la zona di transizione, gli scienziati hanno dovuto separare i contributi provenienti dal vento solare da quelli dovuti al rumore di fondo e alle sorgenti luminose (stelle, il Sole stesso e la polvere presente nel Sistema solare), spesso fino a cento volte più luminose rispetto al segnale cercato. Le immagini ottenute, che mostrano la corona che si dissolve in vento solare, offrono informazioni fondamentali per comprendere il Sole, dal nucleo fino al bordo dell’eliosfera, la regione di spazio caratterizzata dall’influenza della nostra stella.
Le osservazioni effettuate dalla missione STEREO permetteranno agli scienziati di migliorare la prossima generazione di missioni dedicate allo studio del Sole e del vento di particelle cariche da esso prodotte.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Fading Coronal Structure and the Onset of Turbulence in the Young Solar Wind” di C. E. DeForest, W. H. Matthaeus, N. M. Viall, S. R. Cranmer