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Le onde magnetiche spiegano il mistero dello strato esterno del Sole

Lo strato esterno estremamente caldo del Sole, la corona, ha una composizione chimica molto diversa dagli strati interni più freddi, ma la ragione di ciò ha lasciato perplessi gli scienziati per decenni.

Una spiegazione è che, nello strato intermedio (la cromosfera), le onde magnetiche esercitano una forza che separa il plasma del Sole in diversi componenti, in modo che solo le particelle ioniche vengano trasportate nella corona, lasciando dietro di sé particelle neutre (portando così a un accumulo di elementi come ferro, silicio e magnesio nell’atmosfera esterna).

Ora, in un nuovo studio pubblicato su The Astrophysical Journal , i ricercatori hanno combinato le osservazioni di un telescopio nel New Mexico, negli Stati Uniti, con i satelliti situati vicino alla Terra per identificare un collegamento tra le onde magnetiche nella cromosfera e le aree di abbondanti particelle ionizzate nel caldo atmosfera esterna.

L’autrice principale, la dott.ssa Deborah Baker (UCL Space & Climate Physics), ha dichiarato: “Le diverse composizioni chimiche degli strati interni ed esterni del Sole sono state notate per la prima volta più di 50 anni fa. Questa scoperta ha generato quella che è una delle domande aperte di lunga data in astrofisica.

“La differenza di composizione è sorprendente, dato che gli strati sono fisicamente collegati e che la materia nella corona ha origine nello strato più interno, la fotosfera.

“Ora, grazie a una combinazione unica di osservazioni terrestri e spaziali dell’atmosfera solare, eseguite quasi contemporaneamente, è stato possibile rilevare definitivamente le onde magnetiche nella cromosfera e collegarle a un’abbondanza di elementi nella corona che non si trovano nelle regioni interne del Sole.

“Identificare i processi che modellano la corona è fondamentale perché cerchiamo di comprendere meglio il vento solare , un flusso di particelle cariche che fluisce verso l’esterno dal Sole, che può disturbare e danneggiare i satelliti e le infrastrutture sulla Terra.

“Le nostre nuove scoperte ci aiuteranno ad analizzare il vento solare e a risalire alla sua provenienza nell’atmosfera solare”.

I risultati si basano su quelli di un articolo correlato di molti degli stessi autori, pubblicato il mese scorso su Philosophical Transactions of the Royal Society , che ha rilevato in modo inequivocabile le onde magnetiche nella cromosfera, escludendo altri fattori che avrebbero potuto generare oscillazioni magnetiche simili.

L’esistenza delle onde magnetiche – le vibrazioni degli ioni che viaggiano in una certa direzione – fu teorizzata per la prima volta nel 1942 e si pensa che siano generate dai milioni di nanoflari, o mini esplosioni, che si verificano nella corona ogni secondo.

Il team di ricerca dietro il nuovo documento ha tracciato la direzione delle onde modellando una gamma di campi magnetici e ha scoperto che le onde che si riflettevano nella cromosfera sembravano essere collegate magneticamente ad aree di abbondanti particelle ionizzate nella corona.

Il dottor Marco Stangalini (Agenzia Spaziale Italiana e Istituto Nazionale di Astrofisica, Roma), coautore di entrambi gli articoli, ha affermato: “La differenza nella composizione chimica tra lo strato interno, la fotosfera e la corona è una caratteristica non solo del nostro Sole, ma delle stelle in tutto l’Universo. Così, osservando il nostro laboratorio locale, il Sole, possiamo migliorare la comprensione dell’Universo molto al di là di esso. “

I due documenti hanno utilizzato le osservazioni acquisite da IBIS, l’imager spettrropolarimetrico ad alta risoluzione del Dunn Solar Telescope nel New Mexico, insieme alle immagini dallo spettrometro di imaging EUV (EIS) sull’osservatorio solare Hinode Giappone / Regno Unito / USA (uno strumento progettato e costruito da un team guidato dall’UCL) e i dati dal NASA Solar Dynamics Observatory (SDO).

I ricercatori affermano che i loro risultati forniscono una base per la ricerca futura utilizzando i dati del Solar Orbiter, una missione dell’Agenzia spaziale europea che acquisisce immagini ravvicinate del Sole. La missione, avviata lo scorso febbraio, comprende strumenti proposti, progettati e realizzati all’UCL.

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