Simulazione di ciò che vedrà CubIxss durante un minuto di un brillamento solare (in alto) e oltre un’ora da una regione attiva. Nella parte superiore del rilevatore, vengono acquisite quattro immagini del Sole attraverso diversi filtri che bloccano diverse lunghezze d’onda dei raggi X (colori). Nella parte inferiore del rivelatore, l’intero spettro di raggi X da ciascun punto del Sole si estende lateralmente, consentendo una misurazione dettagliata della temperatura e della composizione del plasma in ciascun punto della corona. Crediti: SwRI
La Nasa ha selezionato il CubeSat Imaging X-Ray Solar Spectrometer (CubIxss) – il cui sviluppo è guidato dal Southwest Research Institute (SwRI) – per misurare la composizione chimica del plasma a milioni di gradi della corona solare, la parte più esterna dell’atmosfera del Sole. Il nanosatellite dovrebbe essere lanciato nel 2024 sfruttando “un passaggio” nel lancio di un altro satellite, come carico utile secondario. CubIxss determinerà le origini del plasma caldo nei brillamenti solari e nelle regioni attive, concentrazioni di campi magnetici forti e complessi presenti sulla superficie del Sole. Queste regioni spesso generano un’intensa attività solare tra cui “tempeste solari” esplosive, come i brillamenti solari e le espulsioni di massa coronale (Cme).
«Un brillamento solare si verifica perché il campo magnetico in quella regione attiva è diventato così contorto e aggrovigliato che sostanzialmente “si spezza” e assume una forma meno aggrovigliata», spiega Amir Caspi dello SwRI, a capo della missione. «Nel farlo, rilascia molta energia, che vediamo come un brillamento solare».
Il brillamento solare riscalda il plasma in quella regione fino a decine di milioni di gradi Celsius: molto di più del resto della corona, che in genere varia da 1 a pochi milioni di gradi, e molto di più della superficie del Sole, la cui temperatura è di circa 6000 gradi. «Una delle cose interessanti che non sappiamo è quanto plasma nei brillamenti solari viene riscaldato direttamente nella corona e quanto viene riscaldato nella bassa atmosfera del Sole, e poi trasportato fino alla corona», dice Caspi. «CubIxss misurerà i raggi X che provengono da questi fenomeni, per permetterci di svelare questo mistero».
Un cubesat standard è un cubetto di 10 centimetri di lato con un volume di un litro, denominato “1U”. È possibile aumentare la lunghezza dei cubesat lungo un solo asse aggiungendo unità delle stesse dimensioni. Quindi un cubesat 2U (due unità) avrà dimensioni 20×10×10 centimetri e uno 3U 30×10×10 centimetri. CubIxss occuperà sei di queste unità – o 6U – e avrà dimensioni simili a quelle di una scatola da scarpe. Trasporterà più spettrometri per misurare diverse lunghezze d’onda – o “colori” – dei raggi X provenienti dal Sole, incluso un nuovo tipo di spettrometro per immagini a raggi X per determinare la quantità di alcuni elementi chiave nella corona solare, che a sua volta consentirà a Caspi di identificare dove è stato riscaldato quel plasma. «Alcune specie di elementi – alcuni ioni – possono esistere solo in un intervallo specifico di temperature, quindi vedere quali elementi sono più diffusi ci aiuta a creare una mappa della temperatura», spiega Caspi. «Le precedenti osservazioni hanno mostrato una proporzione maggiore di alcuni elementi nella corona rispetto ad altre regioni del Sole. Misurando l’abbondanza di questi elementi a ciascuna temperatura, saremo in grado di dire da dove proviene il plasma riscaldato».
Questo diagramma mostra il layout di CubIxss, selezionato dalla Nasa come una prossima missione spaziale. CubIxss misurerà l’abbondanza degli elementi nella corona solare per determinare le origini del plasma caldo nei brillamenti solari e nelle regioni attive. Crediti: SwRI
CubIxss sarà il primo dispositivo del suo genere a misurare regolarmente determinate lunghezze d’onda delle emissioni di raggi X solari, che non solo aiutano a determinare l’abbondanza degli elementi solari, ma hanno anche un impatto diretto sulla Terra.
I raggi X del Sole possono contribuire all’espansione dell’atmosfera superiore della Terra, che può causare un aumento della resistenza sui satelliti in orbite basse e alterare le loro traiettorie. Inoltre, causano cambiamenti nella ionosfera terrestre, che possono influenzare le comunicazioni radio.
«Anche se potrebbe sembrare che quello che stiamo facendo sia piuttosto accademico, studiare il Sole è molto importante per le persone che vivono sulla Terra. Guida quasi tutto ciò che accade sul nostro pianeta», conclude Caspi. «Cme e brillamenti solari possono avere un impatto sui satelliti e sulle frequenze radio, interrompendo le comunicazioni sia sulla Terra che verso i satelliti nello spazio. Capire come accadono queste cose è molto importante per capire perché accadono, il che ci aiuterà a prevedere questi eventi della meteorologia spaziale e a mitigarne gli effetti».