La sonda Parker Solar Probe della NASA è impegnata in una serie di incontri ravvicinati con la nostra stella. Le prime osservazioni ottenute dalla missione hanno già fatto progredire la nostra conoscenza del Sole
di Daniel Verscharen/Nature
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Anche se rispetto ad altre stelle è abbastanza vicino a noi, il Sole continua a nasconderci da sempre segreti scientifici fondamentali e di grande interesse. Per esempio, ancora non sappiamo come sia possibile che la corona solare (la parte più esterna della sua atmosfera) si mantenga a temperature superiori a un milione di kelvin mentre la superficie visibile ha una temperatura di poco inferiore ai 6000 kelvin.

La corona produce il vento solare, un flusso di particelle di plasma (elettroni e ioni liberi) che si espande nello spazio interplanetario. Nel 2018 la NASA ha lanciato la sonda Parker Solar Probe (PSP) con l’obiettivo di identificare i meccanismi che stanno dietro il riscaldamento della corona e l’accelerazione del vento solare. Quattro articoli su “Nature” riferiscono i primi risultati ottenuti da PSP.

Le misurazioni sono state effettuate quando la sonda si trovava a soli 24 milioni di chilometri dal Sole (per riferimento, la distanza media di Mercurio dalla nostra stella è di circa 58 milioni di chilometri) e dimostrano che il vento solare nei pressi del Sole è molto più strutturato e dinamico rispetto a quando raggiunge la Terra.

Un primo articolo, di Stuart Bale dell’Università della California a Berkeley e altri, ha presentato misurazioni della direzione e della forza del campo magnetico della nostra stella, che è trascinato nello spazio dal vento solare. Gli autori hanno osservato rapide inversioni nella direzione del campo magnetico, che durano solo qualche minuto. Anche se in precedenza erano già state individuate strutture magnetiche simili, la considerevole ampiezza e l’alta frequenza delle inversioni sono sorprendenti. In effetti la natura di queste strutture rimane ignota.

Bale e colleghi riferiscono anche che i sensori della sonda hanno rilevato nel vento solare fluttuazioni del campo magnetico e di quello elettrico maggiori rispetto a quelle rilevate nei pressi della Terra. Queste fluttuazioni possono essere generate da turbolenze nel vento solare o da instabilità del plasma causate da ioni o elettroni. La loro presenza suggerisce che le instabilità del plasma abbiano un effetto molto più forte di quanto si pensasse sulle dinamiche e sugli schemi energetici del vento solare.

Un altro articolo, di Justin Kasper dell’Università del Michigan ad Ann Arbor e altri, ha presentato osservazioni sugli ioni e gli elettroni nel plasma del Sole. Gli autori hanno notato che le inversioni del campo magnetico solare sono spesso associate ad aumenti localizzati della componente radiale della velocità del plasma (la velocità nella direzione che si allontana dal centro del Sole) e usano il segnale estremamente chiaro dello strahl (un fascio di elettroni collimati e rapidi che fluiscono lungo il campo magnetico) per studiare la geometria e la configurazione di quel campo. Questo metodo ha portato Kasper e colleghi a interpretare le inversioni del campo magnetico come curve a S che si muovono lungo le linee del campo stesso che si allontanano dal Sole.

Gli autori hanno riferito anche che la velocità del plasma ha una componente azimutale (la velocità perpendicolare alla direzione radiale) sorprendentemente grande. Questa componente deriva dalla forza con cui, quando il plasma è rilasciato dal campo magnetico della corona, la rotazione del Sole lo proietta al di fuori della stessa (un po’ come un lanciatore di martello che gira su se stesso e proietta l’attrezzo quando lo lascia andare). Tuttavia, la causa dell’alto valore osservato per la velocità azimutale non è ancora stata chiarita.

Un terzo articolo, di David McComas della Princeton University e altri, ha studiato le rilevazioni di elettroni e ioni energetici, alcuni dei quali si osservano più spesso nelle regioni appena al di fuori della corona che nei pressi della Terra. Queste particelle sono accelerate da brillamenti (eruzioni di radiazioni) nella corona oppure da onde d’urto associate a espulsioni di massa coronale (eruzioni di plasma), che viaggiano nello spazio interplanetario. Gli autori hanno identificato particelle corrispondenti a entrambi i due tipi di fonte.

Dato che le particelle energetiche viaggiano lungo il campo magnetico del Sole, si può usare la differenza tra i momenti in cui le particelle veloci e quelle lente raggiungono la sonda per stimare la lunghezza della traiettoria percorsa lungo il campo stesso. McComas e colleghi hanno rilevato che questa lunghezza è maggiore di quanto ci si aspettasse, suggerendo che il campo magnetico abbia una geometria più complessa di quanto ipotizzato. Questo dato si potrebbe spiegare con le inversioni a forma di S del campo magnetico.

 

La strumentazione di imaging a bordo della sonda Parker Solar Probe effettua osservazioni da remoto della luce dispersa dagli elettroni e dal pulviscolo nei pressi del Sole. Un quarto articolo, di Russel Howard dello U.S. Naval Research Laboratory a Washington e altri, ha riferito che l’intensità della luce dispersa dal pulviscolo diminuisce con la distanza dal Sole in modo quasi uguale a quanto avviene nelle osservazioni effettuate dalla Terra. Tuttavia gli autori hanno trovato prove preliminari dell’esistenza nei pressi della nostra stella di una zona priva di pulviscolo che era già stata ipotizzata ma che non era mai stata rilevata prima. Le immagini dettagliate catturate da PSP mostrano anche variazioni spaziali nel vento solare coerenti con variazioni del campo magnetico sulla superficie solare e rivelano piccoli grumi di plasma che sono espulsi dal Sole e fanno parte del vento solare appena nato.

Questi quattro articoli dimostrano che, dopo aver raggiunto una zona inesplorata del sistema solare, la sonda Parker Solar Probe ha già fatto grandi scoperte. In un prossimo futuro sarà importante combinare tutte le fonti di informazioni a disposizione per raggiungere una comprensione migliore della fisica del Sole e del vento solare. Per esempio… L’ARTICOLO CONTINUA QUI