La natura magnetica della formazione delle regioni solari attive è al centro della comprensione dell’attività solare. Queste regioni sono infatti possibili sedi di brillamenti solari, esplosioni che avvengono sulla superficie del Sole e che rilasciano un’enorme quantità di energia i cui effetti possono manifestarsi anche sulla Terra.
A sinistra una serie di loop magnetici sul Sole, visti dal Solar Dynamics Observatory della Nasa. L’immagine a destra è stata elaborata per evidenziare i bordi di ogni loop e rendere più chiara la struttura. Crediti: Nasa’s Goddard Space Flight Center/Sdo
Il modello più diffuso, utilizzato in molti studi teorici, nelle simulazioni e nell’interpretazione delle osservazioni, prevede che a produrre queste aree solari attive sia l’emergere nella fotosfera, la superficie visibile del Sole, di strutture caratteristiche dette “corde di flusso magnetico attorcigliate” (twisted magnetic flux rope), giganteschi grovigli delle linee di forza del campo magnetico della nostra stella.
Tuttavia, c’è un dibattito in corso sul dove questi grovigli si creino. Una delle due principali teorie proposte prevede che l’intreccio sia già pre-formato nella sottostante zona convettiva, e che successivamente questo emerga in superficie. L’altra, al contrario, prevede che le linee di campo magnetico si avvolgano l’un l’altra direttamente nella fotosfera. Entrambi i meccanismi potrebbero teoricamente produrre effetti come la rotazione delle macchie solari e i brillamenti solari ma, fino a oggi, non c’è nessuna evidenza osservativa diretta che sostenga in modo definitivo l’uno o l’altro scenario.
Un team di ricercatori guidati da David MacTaggart dell’Università di Glasgow, nel Regno Unito, che comprende tra gli altri Paolo Romano e Salvatore Guglielmino dell’Inaf di Catania, questa prova l’ha trovata. Come? Studiando le due quantità topologiche chiamate avvolgimento magnetico ed elicità magnetica nelle osservazioni solari di regioni attive. I risultati dello studio, presentati oggi al Virtual National Astronomy Meeting dalla Royal Astronomical Society, sono descritti in un articolo attualmente in fase di revisione.
Simulazione di linee di campo magnetico attorcigliate che emergono attraverso la fotosfera. Crediti: D. Mac Taggart et al.
«Per ottenere l’evidenza diretta della presenza di “twist” nei tubi di flusso in emersione che formano le regioni attive, abbiamo analizzato il processo di emersione di una regione attiva (Noaa 11318), che avevamo studiato in un precedente lavoro del 2014», spiega a Media Inaf Paolo Romano, ricercatore all’Inaf di Catania e co-autore dello studio. «Utilizzando dati acquisiti dal satellite Solar Dynamic Observatory (Sdo) relativi alla fotosfera solare, dopo aver determinato i moti orizzontali delle strutture della regione attiva in formazione e il flusso magnetico di ciascuna di esse, abbiamo applicato un algoritmo per determinare la nuova quantità fisica proposta dal punto di vista teorico dai colleghi di Glasgow, il cosiddetto “magnetic winding”, che fornisce una misura indipendente della topologia del tubo di flusso da affiancare all’elicità magnetica (“magnetic helicity”) – una quantità fisica che misura invece la complessità topologica del campo magnetico, ovvero, nel nostro caso, quanto sia intricata la configurazione magnetica di una regione attiva solare. Confrontando i risultati che abbiamo ottenuto dalle osservazioni con le simulazioni numeriche, abbiamo infine verificato che l’andamento del winding e dell’elicità nella regione attiva Noaa 11318 in formazione è consistente con l’emersione di un tubo di flusso che emerge già attorcigliato dalla zona di convezione solare in fotosfera».
«Per la prima volta, con questo studio abbiamo ottenuto una misura diretta della topologia del campo magnetico di una regione attiva osservata durante la sua emersione in fotosfera», aggiunge Salvo Guglielmino, ricercatore all’Inaf di Catania e anch’egli nel team di ricerca. «Il processo di “twist”, peraltro, è essenziale per l’innesco dei fenomeni di rilascio energetico nell’atmosfera solare, come flare ed espulsioni di massa coronale (Cme), per cui avere la possibilità di determinare sin dalle prime fasi dell’emersione di una regione attiva la sua topologia, più o meno attorcigliata, permetterà di conoscere meglio il suo potenziale eruttivo. Questo», conclude il ricercatore «potrà accrescere la nostra capacità di fare previsioni più accurate anche nel campo dello space weather».
Per saperne di più:
- Leggi il preprint dell’articolo “Direct evidence: twisted flux tube emergence creates solar active regions”, di David MacTaggart, Chris Prior, Breno Raphaldini, Paolo Romano e Salvatore Guglielmino