Brillamento solare del 10 settembre 2017 osservato dal Solar Dynamics Observatory della Nasa. Crediti: Nasa
Verso la fine del 2017, in una regione particolarmente attiva sulla superficie del Sole, sono stati osservati una serie di potenti brillamenti solari: lampi luminosi associati a eruzioni di plasma che si pensa siano alimentati da un rapido rilascio di energia nella corona solare, prodotto dal decadimento dell’intensità del campo magnetico.
Questi brillamenti sono stati catturati, istante per istante, dal radiotelescopio Eovsa (Expanded Owens Valley Solar Array) del New Jersey Institute of Technology (Njit). Ora, a distanza di qualche anno, una ricerca pubblicata sulla rivista Science riporta queste osservazioni che hanno permesso, per la prima volta, di mappare il campo magnetico nella corona solare e monitorare come tale campo sia cambiato durante il brillamento stesso. In particolare, i ricercatori hanno visto che, in concomitanza con l’evento, il campo è decaduto a una velocità di circa 5 gauss al secondo, per 2 minuti. Questa rapida diminuzione implica un campo elettrico sufficientemente forte da spiegare un’accelerazione delle particelle in grado di produrre l’emissione a microonde osservata. I ricercatori hanno trovato che la diminuzione dell’energia magnetica immagazzinata è sufficiente per alimentare il brillamento solare, inclusa l’eruzione associata, l’accelerazione delle particelle e il riscaldamento del plasma.
Le 13 antenne dell’interferometro Eovsa sono in grado di osservare, in un secondo, centinaia di frequenze nell’intervallo 1-18 GHz. Con i dati raccolti nello spettro delle microonde, i ricercatori hanno ottenuto misure quantitative dell’intensità del campo magnetico in evoluzione, dall’inizio del brillamento, seguendo la sua conversione in altre forme di energia che ha alimentato il brillamento stesso nel suo viaggio esplosivo di circa 5 minuti attraverso la corona.
Array solare del Njit presso la Owens Valley, a un’altitudine di 1200 metri s.l.m. Crediti: Njit
Ad oggi, questi cambiamenti nel campo magnetico della corona durante un brillamento, o altri tipi di eruzioni su larga scala, erano stati quantificati solo indirettamente, estrapolando, ad esempio, il campo magnetico misurato alla fotosfera. Tuttavia, queste estrapolazioni non hanno mai consentito misurazioni precise dei cambiamenti dinamici locali del campo magnetico e in scale temporali abbastanza brevi da caratterizzare il rilascio di energia del brillamento.
«Siamo stati in grado di individuare la posizione più critica del rilascio di energia magnetica nella corona», dice Gregory Fleishman del Njit, primo autore dell’articolo. «Queste sono le prime immagini che catturano la microfisica di un brillamento: la catena dettagliata dei processi che si verificano su piccole scale spaziali e temporali, che consentono la conversione di energia». Questi processi fondamentali sono gli stessi che si verificano nelle sorgenti astrofisiche più potenti, tra cui i lampi gamma (gamma ray bursts o Grb), e in esperimenti di laboratorio che interessano sia la ricerca di base che la generazione di energia attraverso la fusione.
La capacità di Eovsa di osservare la meccanica dei brillamenti solari apre nuove strade per indagare le eruzioni più potenti del Sistema solare, innescate dalla riconnessione delle linee del campo magnetico sulla superficie del Sole e alimentate dall’energia immagazzinata nella sua corona. «L’emissione di microonde è l’unico meccanismo sensibile all’ambiente del campo magnetico coronale, quindi le osservazioni spettrali a microonde di Eovsa, riprese con un’alta cadenza temporale, sono la chiave per scoprire rapidi cambiamenti nel campo magnetico», spiega Dale Garydel del Njit, direttore dell’Eovsa e coautore dell’articolo. «La misura è possibile perché gli elettroni ad alta energia che viaggiano nel campo magnetico coronale emettono la radiazione principalmente nella banda delle microonde».
Immagini del brillamento solare ottenute con Eovsa nelle microonde. Crediti: Science, Njit
Prima delle osservazioni di Eovsa, non c’era modo di vedere la vasta regione di spazio in cui le particelle ad alta energia sono accelerate e disponibili per un’ulteriore accelerazione a seguito delle potenti onde d’urto conseguenti all’eruzione del brillamento. Brillamento che, se diretto verso la Terra, può distruggere sonde spaziali e mettere in pericolo gli astronauti.
A poco più di due anni dall’estensione dell’array di radiotelescopi – che è passato da 7 a 15 antenne – lo strumento sta producendo immagini a microonde del Sole e le sta rendendo disponibili alla comunità scientifica su base giornaliera. Man mano che l’attività solare aumenterà nel corso del ciclo solare di 11 anni, grazie a Eovsa verranno forniti i primi magnetogrammi coronali giornalieri, ossia mappe dell’intensità del campo magnetico a 2800 chilometri sopra la superficie del Sole.
Per saperne di più:
- Leggi su Science l’articolo “Decay of the coronal magnetic field can release sufficient energy to power a solar flare” di Gregory D. Fleishman, Dale E. Gary, Bin Chen, Natsuha Kuroda, Sijie Yu, Gelu M. Nita
Guarda il video della Nasa del brillamento solare di settembre 2017: