Gli scienziati hanno impiegato una tecnica di elaborazione delle immagini su riprese ad alta risoluzione del Sole, per rivelare nuove strutture chiamate “piumini” all’interno dei pennacchi solari. Nell’immagine, a sinistra si vede il disco del Sole mentre nel riquadro si vedono i particolari catturati dal Solar Dynamics Observatory della Nasa a lunghezze d’onda dell’estremo ultravioletto, elaborati per ridurre il rumore. Il lato destro dell’inserto è stato ulteriormente elaborato per migliorare i piccoli dettagli nelle immagini, rivelando i bordi dei piumini con un dettaglio chiarissimo. Questi piumini potrebbero aiutare gli scienziati a capire come e perché si verificano perturbazioni nella forma del vento solare. Crediti: Nasa / Sdo / Uritsky, et al
Combinando i dati della Nasa con procedure di elaborazione delle immagini all’avanguardia, gli scienziati sono riusciti a ottenere informazioni su alcune strutture alla base del vento solare, chiamate “piume” (plumelets). I risultati dello studio sono stati pubblicati su The Astrophysical Journal e suggeriscono che caratteristiche relativamente piccole come le piume, in prossimità della superficie del Sole – mai esplorate prima d’ora – potrebbero svolgere un ruolo cruciale nel definire le caratteristiche del vento solare su larga scala.
L’influenza magnetica del Sole si estende per miliardi di chilometri, ben oltre l’orbita di Plutone, trainata dal vento solare. Questo flusso costante di materia solare trasporta il campo magnetico del Sole nello spazio, modellando gli ambienti intorno alla Terra, altri mondi e i confini dello spazio profondo. I cambiamenti nel vento solare possono creare effetti sulla meteorologia spaziale che influenzano non solo i pianeti, ma anche esploratori umani e robotici, in tutto il Sistema solare.
Come il plasma di cui è composto il Sole, anche il vento solare è controllato da forze magnetiche, che nell’atmosfera del Sole sono particolarmente complesse: la superficie solare è attraversata da una combinazione in continua evoluzione di anelli chiusi e linee aperte di campo magnetico, che si estendono nel Sistema solare. È lungo queste linee aperte di campo magnetico che il vento solare fugge dal Sole, propagandosi nello spazio. Sul Sole, le zone di campo magnetico aperto possono creare i cosiddetti buchi coronali, regioni di densità relativamente bassa che appaiono come macchie scure quando osservate nell’ultravioletto. Spesso, all’interno di questi buchi coronali sono presenti geyser di materiale che fluiscono verso l’esterno per giorni, chiamati pennacchi. Questi pennacchi solari appaiono luminosi nell’ultravioletto, e sono facilmente visibili a osservatori come il satellite Solar Dynamics Observatory (Sdo) della Nasa. Poiché sono regioni di materiale solare particolarmente denso in un campo magnetico aperto, i pennacchi svolgono un ruolo importante nella creazione del vento solare che viaggia ad alta velocità, il che significa che le loro caratteristiche possono modellare le caratteristiche del vento solare stesso.
Usando osservazioni ad alta risoluzione del Solar Dynamics Observatory, facendo uso di una tecnica di elaborazione di immagini sviluppata per questo lavoro, i ricercatori hanno scoperto che questi pennacchi sono in realtà costituiti da filamenti molto più piccoli di materia, che hanno chiamato – appunto – piume. Nelle immagini di Sdo, i pennacchi si estendono per circa 110mila chilometri mentre la larghezza di ogni piuma è solo di poche migliaia di chilometri di diametro – da circa 3700 chilometri il più piccolo a circa 7200 chilometri quello più largo.
Sebbene lavori precedenti abbiano accennato alla struttura all’interno dei pennacchi solari, questa è la prima volta che gli scienziati hanno osservato le piume in modo così nitido. Le tecniche utilizzate per elaborare le immagini hanno ridotto il rumore nelle immagini solari, creando una vista più nitida che ha rivelato le piume con un dettaglio estremamente definito.
Durante il suo primo sorvolo del Sole nel novembre 2018, Parker Solar Probe della Nasa ha osservato dei “tornanti” – improvvise inversioni nel campo magnetico del vento solare – illustrate in questa immagine. I picchi solari appena osservati potrebbero produrre firme simili ai tornanti. Crediti: Goddard Space Flight Center della Nasa / Conceptual Image Lab / Adriana Manrique Gutierrez
Il loro lavoro, incentrato su un pennacchio solare osservato il 2-3 luglio 2016, mostra che la luminosità del pennacchio proviene quasi interamente dalle singole piume. Ciò suggerisce che le piume siano più di una semplice caratteristica all’interno del più ampio sistema di un pennacchio, ma piuttosto i mattoni di cui sono fatti i pennacchi. Hanno anche scoperto che si muovono individualmente – ognuna oscilla per conto suo – suggerendo che il comportamento su piccola scala di queste strutture potrebbe essere un fattore importante alla base delle perturbazioni del vento solare, oltre al loro comportamento collettivo su larga scala.
I processi che creano il vento solare spesso lasciano segni nel vento solare stesso – cambiamenti nella velocità, composizione, temperatura e campo magnetico del vento – che possono fornire indizi sulla fisica che governa il Sole. Anche i piumini solari possono lasciare tali impronte, rivelando di più sul loro ruolo nella creazione del vento solare, anche se trovarle e interpretarle può essere una sfida complessa.
Il Parker Solar Probe della Nasa – che si è avvicinato al Sole più di qualsiasi altro veicolo spaziale, e raggiungerà distanze fino a 6 milioni di chilometri dalla superficie solare entro la fine della sua missione – aiuterà sicuramente anche in questo, facendo frequenti misurazioni ad alta risoluzione del vento solare. In effetti, una delle prime e inaspettate scoperte di Parker Solar Probe potrebbe essere collegata proprio alle piume solari. Durante il suo primo sorvolo solare nel novembre 2018, Parker Solar Probe ha osservato improvvise inversioni nella direzione del campo magnetico del vento solare, soprannominate “tornanti”. La causa e la natura esatta dei tornanti è ancora un mistero per gli scienziati, ma strutture su piccola scala come le piume potrebbero produrre firme simili.
Trovare le firme delle piume all’interno del vento solare dipende anche da quanto bene queste impronte digitali sopravvivono al viaggio del vento solare lontano dal Sole. Per capirlo, verranno usati osservatori remoti, come il Solar Orbiter, che ha già acquisito le immagini del Sole più vicine in assoluto, inclusa una vista dettagliata della superficie solare – immagini che miglioreranno man mano che la sonda si avvicinerà al Sole. Anche l’imminente missione Punch della Nasa – guidata da Craig DeForest, uno degli autori dello studio qui presentato – studiando come l’atmosfera del Sole origina il vento solare, potrebbe fornire la risposta a questa domanda.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Plumelets: Dynamic Filamentary Structures in Solar Coronal Plumes” di V. M. Uritsky, C. E. DeForest, J. T. Karpen, C. R. DeVore, P. Kumar, N. E. Raouafi e P. F. Wyper