Un team di scienziati cinesi-tedeschi ha identificato le strutture magnetiche nella corona solare da cui ha origine il veloce vento solare. Utilizzando immagini e mappe Doppler dello spettrometro Solar Ultraviolet Measurements of Emitted Radiation (SUMER) e magnetogrammi forniti dal Michelson Doppler Imager (MDI) sull'Osservatorio solare ed eliosferico (SOHO) dell'ESA e della NASA, hanno osservato il flusso del vento solare da campi magnetici a forma di imbuto che sono ancorati nelle corsie della rete magnetica vicino alla superficie del Sole. Queste osservazioni sono presentate nel numero del 22 aprile della rivista Science. La ricerca porta a una migliore comprensione della natura magnetica delle sorgenti del vento solare, un flusso di plasma tenue e caldo (gas elettricamente conduttivo) che colpisce l'ambiente spaziale terrestre.
Il vento solare è costituito da protoni, particelle alfa (doppio elio ionizzato), ioni pesanti ed elettroni che fluiscono dalla superficie del Sole con velocità comprese tra 300 e 800 km/s. Gli ioni pesanti nelle regioni della sorgente coronale emettono radiazioni a determinate lunghezze d'onda dell'ultravioletto. Quando scorrono verso la Terra, come fanno quando si traccia il nascente vento solare, le lunghezze d'onda dell'emissione ultravioletta si accorciano, fenomeno chiamato effetto Doppler, ben noto nella sua variante acustica, ad esempio, dal cambiamento di tono di il clacson di un'auto della polizia mentre si avvicina o si allontana dall'ascoltatore. Nel caso solare, il movimento del plasma verso di noi, che significa lontano dalla superficie solare, viene rilevato come spostamento verso il blu nello spettro ultravioletto e quindi può essere utilizzato per identificare l'inizio del deflusso del vento solare.
Uno spettro ultravioletto ESTIVO è simile a quello che si vede quando un prisma separa la luce bianca in un arcobaleno di colori distinti. La radiazione ultravioletta è tuttavia invisibile all'occhio umano e non può penetrare nell'atmosfera terrestre. Analizzando l'emissione ultravioletta ottenuta da SUMER sull'osservatorio spaziale SOHO dallo spazio, i fisici solari possono imparare molto sul Sole e dedurre la temperatura del gas, la composizione chimica e il movimento nei vari strati atmosferici.
'La sottile struttura magnetica della regione di origine del vento solare è rimasta sfuggente', ha affermato il primo autore, il prof. Chuanyi Tu, del Dipartimento di Geofisica dell'Università di Pechino, in Cina. “Per molti anni, i fisici solari e spaziali hanno osservato flussi di vento solare veloci provenienti da regioni coronali con linee di campo magnetico aperte e bassa intensità luminosa, i cosiddetti buchi coronali. Tuttavia, solo combinando osservazioni complesse da SOHO in un modo nuovo siamo stati in grado di dedurre le proprietà delle sorgenti all'interno dei fori coronali. Il veloce vento solare sembra originarsi in imbuti coronali con una velocità di circa 10 km/s ad un'altezza di 20.000 chilometri sopra la fotosfera”.
“Il veloce vento solare inizia a defluire dalla sommità degli imbuti nei fori coronali con una velocità di flusso di circa 10 km/s”, afferma il Prof. Tu. “Questo deflusso è visto come grandi macchie nello spostamento verso il blu Doppler (aree tratteggiate nella figura sopra) di una riga spettrale emessa da ioni Ne+7 a una temperatura di 600.000 Kelvin, che può essere utilizzata come un buon tracciante per il flusso di plasma caldo . Attraverso un confronto con il campo magnetico, estrapolato dalla fotosfera per mezzo dei dati magnetici MDI, abbiamo scoperto che lo schema di spostamento verso il blu di questa linea si correla meglio con le strutture in campo aperto a 20.000 km.
Lo spettrometro SUMER ha scrutato le sorgenti del vento solare osservando la radiazione ultravioletta proveniente da una vasta area della regione polare settentrionale del Sole. “La chiara identificazione della struttura magnetica dettagliata della sorgente, ora rivelata come imbuti coronali, e la determinazione dell'altezza di rilascio e della velocità iniziale del vento solare sono passi importanti nella risoluzione dei problemi di fornitura di massa e accelerazione di base. Ora possiamo concentrare la nostra attenzione sullo studio di ulteriori condizioni del plasma e processi fisici che si verificano negli imbuti coronali in espansione e nei loro stretti colli ancorati alla rete magnetica', afferma il prof. Eckart Marsch, coautore dell'articolo su Science.
Risolvere la natura e l'origine del vento solare è uno degli obiettivi principali per cui è stato progettato SOHO. È noto da tempo alla comunità astronomica che il vento solare veloce proviene da buchi coronali. La novità qui è la scoperta che questi flussi iniziano in imbuti coronali, che hanno la loro sorgente situata ai bordi della rete magnetica. Appena sotto la superficie del Sole ci sono grandi celle di convezione. Ad ogni cella sono associati campi magnetici, che vengono concentrati nelle corsie della rete per magnetoconvezione, dove sono ancorati i colli di imbuto. Il plasma, pur essendo ancora confinato in piccole anse, viene portato per convezione agli imbuti e lì rilasciato, come un secchio d'acqua viene svuotato in un canale d'acqua aperto.
'In precedenza si credeva che il vento solare veloce avesse origine su una data linea di campo aperto nello strato di ionizzazione dell'atomo di idrogeno leggermente al di sopra della fotosfera', afferma il prof. Marsch, 'Tuttavia, il basso spostamento Doppler di una linea di emissione da ioni di carbonio mostra che il deflusso di massa non si è ancora verificato ad un'altezza di 5.000 km. Oggi si ritiene che il plasma del vento solare sia fornito dal plasma proveniente dalle tante piccole spire magnetiche, alte solo poche migliaia di chilometri, che affollano l'imbuto. Attraverso la riconnessione magnetica il plasma viene alimentato da tutti i lati verso l'imbuto, dove può essere accelerato e infine formare il vento solare”.
Lo strumento SUMER è stato costruito sotto la guida del Dr. Klaus Wilhelm, che è anche coautore dell'articolo, presso il Max Planck Institute for Solar System Research (ex Max Planck Institute for Aeronomy) a Lindau, in Germania, con contributi chiave dall'Institut d'Astrophysique Spatiale di Orsay, in Francia, dal NASA Goddard Space Flight Center a Greenbelt, Maryland, dall'Università della California a Berkeley, e con il sostegno finanziario di agenzie nazionali tedesche, francesi, statunitensi e svizzere. SOHO opera da quasi dieci anni in uno speciale punto di osservazione nello spazio a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra, sul lato della Terra rivolto verso il sole. SOHO è un progetto di collaborazione internazionale tra l'Agenzia Spaziale Europea e la NASA. È stato lanciato su un razzo Atlas II-AS dal Kennedy Space Center della NASA, in Florida, nel dicembre 1995 ed è gestito dal Goddard Space Flight Center.
Fonte originale: Comunicato stampa della società Max Planck