I campi magnetici svolgono un ruolo chiave nella struttura, dinamica ed evoluzione di molti corpi celesti. Ad esempio, il campo magnetico della nostra stella – il cui motore è il moto del plasma nei diversi strati che la compongono, la cosiddetta dinamo solare – è fondamentale nel determinare il suo “ritmo circadiano” undecennale di attività, ma anche nel produrre espulsioni coronali di massa e brillamenti solari, eiezioni di plasma in grado di provocare sulla Terra tempeste geomagnetiche. In questi due ultimi casi, in particolare, un ruolo chiave lo gioca il campo magnetico della corona solare, lo strato più esterno dell’atmosfera del Sole. Il campo magnetico coronale è infatti la fonte di energia che riscalda il plasma nella corona ed è alla base delle eruzioni solari.
Rappresentazione della corona solare osservata alle lunghezze d’onda dell’ultravioletto estremo (in bianco e nero) e, sovrapposte su di essa, delle mappe del campo magnetico coronale globale misurate in momenti diversi. Crediti: Zihao Yang
Un team di ricercatori guidato dal National Center for Atmospheric Research, negli Usa, è ora riuscito a misurare per la prima volta questo campo magnetico a livello globale, producendo dettagliate mappe 2D. Lo studio, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science, apre una nuova era dell’osservazione del Sole.
«La mancanza di una mappatura globale del campo magnetico coronale ha rappresentato una grande lacuna nello studio del Sole», spiega Zihao Yang, ricercatore all’Università di Pechino, in Cina, e primo autore dello studio. «Questa ricerca ci aiuta a colmare la lacuna, migliorando la nostra comprensione dei campi magnetici coronali, che sono una fonte di energia per le tempeste solari, fenomeni che possono avere un impatto sulla Terra».
Per effettuare le misure del campo magnetico coronale, i ricercatori hanno condotto osservazioni della corona solare con l’Upgraded Coronal Multi-channel Polarimeter (Ucomp). Si tratta di un coronografo, uno strumento che utilizza un disco per bloccare la luce solare, rendendo più facile osservare la corona. Lo strumento è in grado di registrare le linee di emissione coronale nel visibile e nel vicino infrarosso, registrando uno spettro per ogni pixel del suo campo di vista e fornendo dati di imaging spettrale a tutte le latitudini. I ricercatori hanno condotto le osservazioni del Sole dal 19 febbraio al 29 ottobre 2022, coprendo un periodo di circa 253 giorni.
I dati ottenuti sono stati sufficienti per ricavare mappe di densità del plasma, di propagazione delle onde magnetoidrodinamiche e di velocità di fase delle onde della corona solare globale. L’uso di questi dati combinati alla sismologia coronale 2D, una tecnica di studio del plasma coronale, ha permesso ai ricercatori di creare 114 magnetogrammi coronali riportanti la forza e la direzione del campo magnetico, la combinazione dei quali ha prodotto la prima mappa bidimensionale globale della corona solare.
È stato così possibile ottenere le misure del campo magnetico coronale su un periodo di 8 mesi, effettuando indagini con una cadenza media di una volta ogni due giorni, sottolineano i ricercatori. Da queste misurazioni sono state poi prodotte mappe del campo magnetico coronale a tutte le latitudini, a diverse altitudini e su più rotazioni solari, scoprendo che le intensità del campo magnetico passavano da valori inferiori a uno fino a circa venti gauss.
Il prossimo obiettivo dei ricercatori è di migliorare i modelli coronali esistenti attraverso la creazione di mappe 3D. La terza dimensione del campo magnetico è infatti di particolare importanza per comprendere come la corona venga energizzata prima di un’eruzione solare. Per farlo, utilizzeranno strumenti e tecniche diverse, in grado di misurare tutte le torsioni e gli intrecci tridimensionali del campo magnetico coronale.
«Dato che il magnetismo coronale è la forza che espelle massa della nostra stella nel Sistema solare, dobbiamo studiarlo in 3D, contemporaneamente in tutta la corona», dice Sarah Gibson, ricercatrice al National Center for Atmospheric Research e co-autrice della pubblicazione. «Il lavoro di Yang rappresenta un enorme passo avanti nella nostra comprensione di come il campo magnetico coronale globale del Sole cambi di giorno in giorno. Ciò è fondamentale per implementare le possibilità di prevedere e prepararci meglio alle tempeste solari, che rappresentano un pericolo sempre maggiore per le nostre vite, sempre più dipendenti dalla tecnologia sulla Terra».
Per saperne di più:
- Leggi su Science l’articolo “Observing the evolution of the Sun’s global coronal magnetic field over eight months” di Zihao Yang, Hui Tian, Steven Tomczyk, Xianyu Liu, Sarah Gibson, Richard J. Morton e Cooper Downs