Rappresentazione artistica delle onde di Alfvén. Crediti: Michigan Engineering
Uno studio, appena pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, firmato da Justin Kasper e Kristopher Klein dell’università del Michigan (Usa), spiega i meccanismi alla base del surriscaldamento della corona solare, in vista della conferma attesa dai dati che la sonda Parker Solar Probe, in missione verso il Sole, raccoglierà nei prossimi anni.
Oltre la superficie del Sole – a circa 5500 gradi centigradi – si trova un’atmosfera che in alcuni punti raggiunge persino i 10 milioni di gradi: è il problema del surriscaldamento della corona solare, un fenomeno che stupisce gli astronomi fin da quando fu scoperto, 80 anni fa. Affinché la corona, strato più esterno dell’atmosfera solare, abbia temperature più alte di quelle della fotosfera, limite che identifica la superficie del Sole, deve esistere un meccanismo di trasporto di energia dagli strati sottostanti verso la corona.
A svolgere il ruolo di “traghettatore” di energia sono le onde di Alfvén, onde magnetoidrodinamiche, ovvero caratteristiche di un fluido elettricamente carico – come, appunto, il plasma della corona. Di fatto, si tratta di oscillazioni di particelle cariche intrappolate in un campo magnetico (ne avevamo parlato in questo video).
Le onde di Alfvén non sono di facile osservazione. Nel loro studio, Kasper e Klein non si limitano a spiegare come queste onde possano determinare il trasporto energetico, ma ne individuano anche il periodo più favorevole all’osservazione da parte della Parker Solar Probe. Osservazioni che potrebbero o meno confermare il loro modello.
Secondo Kasper e Klein, esistono nella corona solare delle zone di “riscaldamento preferenziale”, nel senso che particelle di tipo diverso vengono portate a temperature differenti. In particolare, gli ioni più massicci verrebbero portati a temperature anche 10 volte quelle degli ioni di idrogeno nella corona, toccando le temperature che si raggiungono nel nucleo del Sole, quindi dell’ordine delle decine di milioni di gradi.
La cosa sorprendente è che il limite delle zone di riscaldamento preferenziale si muove attorno al Sole insieme alla superficie di Alfvén, limite della zona in cui il plasma resta intrappolato dalle onde di Alfvén. Ed è qui che entrano in gioco le osservazioni della Parker Solar Probe: la sua missione la porterà nei prossimi anni a effettuare in tutto 24 passaggi ravvicinati per studiare il Sole alla minima distanza possibile (poco più di 6 milioni di chilometri), lì dove nessuna sonda si è mai spinta finora. Incrociando le orbite della Parker Solar Probe e le loro previsioni riguardo l’evoluzione della superficie di Alfvén e delle zone di riscaldamento, Kasper e Klein si aspettano di veder passare la sonda in queste regioni di interesse tra due anni, nel 2021.
I nuovi dati potranno forse chiarire il legame tra superficie di Alfvén e limite delle zone di riscaldamento preferenziale. Più in generale, consentiranno di comprendere meglio l’interazione tra campo magnetico e plasma. Questo ci porterà non solo più vicini alla soluzione di un problema vecchio quasi un secolo, ma anche ad avere qualche strumento in più da applicare al confinamento dei plasmi nei reattori a fusione nucleare.
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo su The Astrophysical Journal Letters, “Strong Preferential Ion Heating is Limited to within the Solar Alfvén Surface”, di Justin C. Kasper e Kristopher G. Klein