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Per la prima volta nella storia, una sonda ha “toccato” il sole

Reading Time: 5 minutes

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livello medio

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ARGOMENTO: ASTRONOMIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: SOLE

parole chiave: Sonda Solar Parker

 

La NASA ha reso noto che la sonda spaziale Solar Parker, il 28 aprile 2021 aveva attraversato l’atmosfera superiore del Sole, la corona, campionando per la prima volta particelle e campi magnetici da uno dei luoghi più caldi della nostra stella. Avvicinarsi così tanto al Sole è uno degli obiettivi principali della missione della sonda spaziale, iniziata nel 2018 che, negli ultimi tre anni, ha orbitato intorno alla nostra stella ed osservato la corona solare ed il pianeta Venere.

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L’impresa segna un’importante pietra miliare per la NASA, che negli anni ha lanciato numerosi satelliti per monitorare il sole e i suoi effetti sulla Terra, ma non era mai entrata nella corona per studiarne i processi responsabili del suo surriscaldamento e gli effetti del vento solare.

Qual è la valenza scientifica di questa missione?
Gli scienziati della NASA ritengono che tali misurazioni dall’interno della corona saranno fondamentali per comprendere e prevedere eventi meteorologici spaziali estremi che possono interrompere le telecomunicazioni e danneggiare i satelliti intorno alla Terra. I primi risultati della missione sono stati annunciati il 14 dicembre 2021 durante una conferenza stampa alla riunione autunnale del 2021 dell’American Geophysical Union a New Orleans e verranno pubblicati prossimamente nelle riviste Physical Review Letters e Astrophysical Journal.

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Un viaggio verso l’inferno
Il sole non ha propriamente una superficie solida, ma la sonda Parker Solar è passata in una porzione dell’atmosfera solare che contiene materiale che è legato al sole dalla gravità e dalle forze magnetiche. Man mano che ci si allontana dal sole, le forze gravitazionali si indeboliscono e non riescono a contenere questo materiale energetico, che fuoriesce dal sole come vento solare. Quando il vento solare colpisce la Terra, influenza il campo magnetico del nostro pianeta, generndo le aurore boreali e disturbando i satelliti orbitanti e le telecomunicazioni sulla superficie del pianeta.

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immagini in bianco e nero di stelle filanti coronali all’interno della corona solare. Quando Parker Solar Probe ha attraversato la corona, nel suo nono incontro con il sole, la sonda ha sorvolato delle strutture chiamate “stelle filanti coronali”, che fino ad oggi erano state osservate solo dalla Terra durante le eclissi solari totali. (Immagini per gentile concessione della NASA/Johns Hopkins APL/Naval Research Laboratory)

Quel punto di contatto solare attraversato dalla sonda, noto come superficie critica di Alfvén, segna di fatto la fine dell’atmosfera solare e l’inizio del vento solare.

Lo strumento Solar Wind Electrons Alpha and Protons (SWEAP), in gran parte progettato e costruito presso lo Space Sciences Laboratory (SSL) di Berkeley, ha effettuato osservazioni chiave che hanno mostrato che le particelle cariche attorno alla sonda si muovevano abbastanza lentamente da rimanere catturate, dimostrando che la sonda si trovava all’interno della superficie critica di Alfvén e, quindi, dell’atmosfera solare. La superficie di Alfvèn si verifica in un plasma a causa dell’interazione dei campi magnetici e delle correnti elettriche al suo interno, provocando un’oscillazione degli ioni. 

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è SWEAP-Solar-Wind-Electrons-Alphas-and-Protons-777x583-1.jpg

La suite SWEAP della sonda include tre strumenti: due analizzatori di sonde solari misurano elettroni e ioni nel vento solare, mentre la coppa della sonda solare sporge da dietro lo scudo termico della sonda per misurare il vento solare direttamente mentre fuoriesce dal sole. 

Fino ad ora, i ricercatori non erano sicuri di dove si trovasse esattamente la superficie critica di Alfvén. Le stime, basate su immagini remote della corona, l’avevano posizionata tra 10 e 20 raggi solari dal centro del sole, da 4,3 a 8,6 milioni di miglia. La traiettoria a spirale del Parker Solar Probe ha permesso un lento avvicinamento al sole e durante gli ultimi passaggi si è mantenuta costantemente al di sotto dei 20 raggi solari (il 9% della distanza della Terra dal sole), permettendo di attraversarla. Il 28 aprile, durante il suo ottavo sorvolo del sole, la sonda aveva incontrato delle condizioni magnetiche e particellari che avevano confermato l’attraversamento della superficie critica di Alfvén e l’entrata nell’atmosfera solare.

Oltre ad entrare nella corona solare, la sonda individuò l’origine di particolari strutture a forma di zigzag, delle onde magnetiche torsionali che hanno la loro importanza nella capacità di trasportare energia su grandi distanze, grazie alla loro natura puramente magnetica. Nel 2019, Stuart Bale e i suoi colleghi della UC  di Berkeley hanno scoperto che queste distorsioni erano abbondanti vicino al sole. Ora, trovandosi la sonda ad una distanza molto più ravvicinata (metà della distanza di quella del 2019) ha rivelato che esse hanno origine vicino alla superficie visibile del sole, nella fotosfera.

 

I dati raccolti hanno mostrato che queste distorsioni si verificano a chiazze e, rispetto ad altri elementi, hanno una percentuale maggiore di elio, un gas che è noto provenire proprio dalla fotosfera. Gli scienziati hanno scoperto che queste chiazze sono allineate con dei vortici magnetici che emergono dalla fotosfera tra le strutture delle cellule di convezione chiamate supergranuli, che potrebbero essere l’origine di una delle componenti del vento solare stesso (quella veloce). Capire dove e come emergono i componenti del vento solare veloce, e se sono collegati a queste distorsioni, potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere il meccanismo per cui la corona viene riscaldata a milioni di gradi.

Come si formano queste distorsioni?
Una teoria suggerisce che potrebbero essere creati da onde di plasma che attraversano la regione come le onde dell’oceano. Un altra sostiene che siano costituiti da un processo esplosivo noto come riconnessione magnetica, il fenomeno che provoca i flare solari, le più grandi esplosioni nel sistema solare, che si pensa avvenga ai confini in cui questi tunnel magnetici si uniscono.

Il primo passaggio attraverso la corona solare, durato solo poche ore, è uno dei tanti previsti per questa missione. Di fatto la sonda Parker Solar continuerà ad avvicinarsi con un moto a spirale verso il sole, raggiungendo alla fine una posizione vicina a dieci raggi solari dal centro. Il prossimo sorvolo avverrà nel gennaio 2022, quando il Parker Solar Probe attraverserà nuovamente la corona. Essendo la dimensione della corona determinata dall’attività solare, quando il ciclo di attività del sole (della durata di 11 anni) aumenta, il bordo esterno della corona si espande. Questo darà  alla sonda una maggiore possibilità di trovarsi all’interno della corona per periodi di tempo più lunghi. Sempre che continuerà a resistere a quelle infernali temperature.

 

 

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