Il mistero del vento solare “lento” svelato dalla missione Solar Orbiter

Gli scienziati sono un passo avanti nell’individuare le misteriose origini del vento solare “lento” utilizzando i dati raccolti durante il volo inaugurale della navicella spaziale Solar Orbiter verso il sole. Il vento solare, che può viaggiare a centinaia di chilometri al secondo, affascina gli scienziati da anni e una nuova ricerca pubblicata sulla rivista Nature Astronomy fa finalmente luce su come si forma.

Il vento solare descrive il flusso continuo di particelle di plasma cariche dal Sole nello spazio, con velocità superiori a 500 chilometri al secondo chiamate “veloci” e velocità inferiori a 500 chilometri al secondo chiamate “lente”. Quando questi venti colpiscono l’atmosfera terrestre, possono creare la straordinaria aurora boreale che conosciamo come aurora boreale. Ma quando vengono rilasciate quantità maggiori di plasma, sotto forma di espulsioni di massa coronale, ciò può anche essere pericoloso e causare danni significativi ai satelliti e ai sistemi di comunicazione. Nonostante decenni di osservazioni, le fonti e i meccanismi che rilasciano, accelerano e trasportano il plasma del vento solare dal Sole nel nostro sistema solare non sono ancora ben compresi, in particolare il vento solare lento.

Nel 2020, l’Agenzia spaziale europea (ESA), con il supporto della NASA, ha lanciato la missione Solar Orbiter. Oltre a scattare le immagini del Sole più vicine e dettagliate mai viste, uno degli obiettivi principali della missione è misurare e tracciare il vento solare fino alla sua origine sulla superficie solare. Descritto come “il laboratorio scientifico più complesso mai inviato sul Sole”, a bordo del Solar Orbiter ci sono dieci diversi strumenti scientifici, alcuni sul posto per raccogliere e analizzare campioni del vento solare mentre passa davanti alla navicella spaziale, e altri progettati per il telerilevamento. Per acquisire immagini di alta qualità dell’attività sulla superficie del Sole. Combinando dati fotografici e strumentali, gli scienziati sono stati in grado per la prima volta di individuare più chiaramente la fonte del lento vento solare. Ciò li ha aiutati a determinare come questi venti potessero lasciare il Sole e iniziare il loro viaggio verso l’eliosfera, la gigantesca bolla che circonda il Sole e i suoi pianeti e che protegge il nostro sistema solare dalle radiazioni interstellari.

medico. Steve Yardley della Northumbria University di Newcastle upon Tyne ha guidato la ricerca e spiega: “La variabilità dei flussi del vento solare misurati in situ su un veicolo spaziale vicino al Sole ci fornisce molte informazioni sulle loro fonti. Sebbene studi precedenti avessero tracciato le origini del vento solare, esso avvenne così vicino alla Terra, che ormai questa asimmetria era andata perduta. “Poiché Solar Orbiter viaggia più vicino al Sole, possiamo catturare la complessa natura del vento solare per ottenere un quadro molto più chiaro delle sue origini e di come questa complessità sia guidata dai cambiamenti nelle diverse regioni di origine”. La differenza tra la velocità dei venti solari veloci e quelli lenti è dovuta alle diverse regioni della corona solare, che è lo strato esterno della sua atmosfera, da cui ha origine. Una corona aperta si riferisce a regioni in cui le linee del campo magnetico sono collegate al Sole solo da un lato e si estendono nello spazio dall’altro. Queste regioni sono più fresche e si ritiene che siano la fonte di venti solari veloci.

Una corona chiusa si riferisce ad aree del Sole in cui le linee del campo magnetico sono chiuse, cioè sono collegate alla superficie solare su entrambe le estremità. Questi appaiono come grandi anelli luminosi che si formano su aree magneticamente attive. A volte questi circuiti magnetici chiusi si rompono, consentendo alla materia solare di fuggire brevemente, allo stesso modo in cui avviene attraverso le linee del campo magnetico aperto, prima di riconnettersi per formare un altro circuito chiuso. Ciò di solito si verifica nelle aree in cui si incontrano l’areola aperta e quella chiusa. Uno degli obiettivi di Solar Orbiter è testare la teoria secondo cui i venti solari lenti hanno origine dalla corona racchiusa e sono in grado di fuggire nello spazio attraverso il processo di rottura e ricomposizione delle linee del campo magnetico.

Il team scientifico è riuscito a verificare questa teoria, tra le altre cose, misurando la “composizione” delle correnti del vento solare. La miscela di ioni pesanti nella materia solare varia a seconda della loro fonte: corona chiusa più calda contro corona aperta più fredda. Utilizzando gli strumenti a bordo del Solar Orbiter, il team è stato in grado di analizzare l’attività sulla superficie del Sole e quindi confrontarla con le correnti del vento solare raccolte dalla navicella spaziale. Utilizzando le immagini della superficie del Sole scattate da Solar Orbiter, sono stati in grado di individuare che i flussi di vento lenti provenivano da una regione in cui si incontrano le corone aperte e chiuse. Ciò dimostra la teoria secondo cui i venti lenti possono sfuggire alle linee chiuse del campo magnetico attraverso un processo di separazione e riconnessione.

. medico. “La diversa composizione del vento solare misurata su Solar Orbiter era coerente con la variazione nella composizione tra le sorgenti nella corona”, spiega Yardley del Solar and Space Physics Research Group della Northumbria University. “I cambiamenti nella composizione degli ioni pesanti e degli elettroni forniscono una prova evidente tale variazione non è causata esclusivamente dalle regioni. “La missione Solar Orbiter dell’ESA è una collaborazione internazionale che coinvolge scienziati e istituzioni di tutto il mondo che lavorano insieme e apportano competenze e attrezzature specializzate”, ha affermato Daniel Müller, scienziato del progetto spaziale europeo dell’ESA in Solar Orbiter: “Fin dall’inizio, l’obiettivo principale della missione Solar Orbiter è stato quello di correlare gli eventi dinamici sul Sole con il loro effetto sulla bolla di plasma che circonda l’eliosfera. Per raggiungere questo obiettivo dobbiamo combinare le osservazioni remote del Sole con le misurazioni del vento solare che scorre attraverso la navicella spaziale. Sono estremamente orgoglioso dell’intero team che è riuscito a effettuare queste misurazioni complesse.

“Questo risultato conferma che Solar Orbiter è in grado di stabilire forti legami tra il vento solare e le sue regioni sorgenti sulla superficie del Sole. Questo era uno degli obiettivi chiave della missione e ci apre la strada allo studio delle origini del vento solare con un dettaglio senza precedenti”. Uno degli strumenti a bordo del Solar Orbiter è l’Heavy Ion Sensor (HIS, co-sviluppato da ricercatori e ingegneri presso il Laboratorio di ricerca di fisica spaziale dell’Università del Michigan presso il Dipartimento di scienze e ingegneria climatica e spaziale, il sensore è progettato per misurare gli ioni pesanti nel vento solare, che può essere utilizzato per determinare la fonte del vento solare “Ogni regione del Sole può contenere una miscela unica di ioni pesanti, che determina la composizione chimica del flusso del vento solare. “Poiché la composizione chimica del vento solare rimane costante mentre viaggia attraverso il sistema solare, possiamo usare questi ioni come un’impronta digitale per determinare l’origine di un particolare flusso di vento solare nella bassa atmosfera del Sole”, ha affermato Susan Lepre, una ricercatrice statunitense. professore di astronomia all’UCLA. Scienze climatiche e spaziali presso l’Università del Michigan e vice ricercatore principale per il sensore di ioni pesanti.

Gli elettroni nel vento solare vengono misurati utilizzando l’Electron Analysis System (EAS), sviluppato dal Mullard Space Science Laboratory presso l’University College di Londra, dove il Dr. Yardley è un membro onorario. Il professor Christopher Owen, dell’Università della California, ha dichiarato: “I team hardware hanno trascorso più di un decennio a progettare, costruire e preparare i loro sensori per il lancio, e pianificare il modo migliore per farli funzionare in modo coordinato È bello ora vedere come vengono raccolti i dati”. Insieme per rilevare le regioni del Sole che guidano il lento vento solare e le sue fluttuazioni, il Proton Alpha Sensor (PAS), che misura la velocità del vento, è stato progettato e sviluppato dall’Institute of Ricerca in astrofisica e fisica planetaria presso l’Università Paul Sabatier di Tolosa, in Francia. Insieme, questi strumenti formano una suite di analisi del vento solare a bordo del Solar Orbiter, di cui il professor Owen dell’University College di Londra è il ricercatore principale. Yardley ha dichiarato: “Finora abbiamo analizzato in questo modo solo i dati del Solar Orbiter per questo specifico periodo di tempo. Sarà molto interessante esaminare altri casi con Solar Orbiter e anche confrontarli con i set di dati di altre missioni vicine come Parker Solar Probe della NASA.

Bron: Sito web Psycho.org