L’atmosfera del Sole è chiamata corona. È costituito da un gas elettricamente carico noto come plasma con una temperatura di circa un milione di gradi Celsius.
La sua temperatura è un mistero persistente perché la superficie del Sole è solo intorno ai 6000 gradi. La corona dovrebbe essere più fredda della superficie perché l’energia del Sole proviene dalla fornace nucleare nel suo nucleo, e le cose diventano naturalmente più fredde quanto più sono lontane da una fonte di calore. Eppure la corona è più di 150 volte più calda della superficie.
Deve essere in funzione un altro metodo per trasferire energia nel plasma, ma quale?
Da tempo si sospettava che la turbolenza nell’atmosfera solare potesse provocare un riscaldamento significativo del plasma nella corona. Ma quando si tratta di studiare questo fenomeno, i fisici solari si imbattono in un problema pratico: è impossibile raccogliere tutti i dati di cui hanno bisogno con un solo veicolo spaziale.
L’atmosfera esterna del Sole, conosciuta come corona, può essere vista estendersi nello spazio in questa immagine ripresa dallo strumento Metis di Solar Orbiter. Credito immagine: ESA e NASA/Solar Orbiter/Metis team; D.Telloni et al (2023)
Esistono due modi per studiare il Sole: il telerilevamento e le misurazioni in situ. Nel telerilevamento, la navicella spaziale è posizionata lontano e utilizza telecamere per osservare il Sole e la sua atmosfera a diverse lunghezze d’onda. Per le misurazioni in situ, la navicella spaziale vola attraverso la regione che vuole indagare ed effettua misurazioni delle particelle e dei campi magnetici in quella parte dello spazio.
Entrambi gli approcci hanno i loro vantaggi. Il telerilevamento mostra i risultati su larga scala ma non i dettagli dei processi che avvengono nel plasma. Nel frattempo, le misurazioni in situ forniscono informazioni altamente specifiche sui processi su piccola scala nel plasma, ma non mostrano come ciò influisca su larga scala.
Per avere il quadro completo, sono necessarie due navicelle spaziali. Questo è esattamente ciò che i fisici solari hanno attualmente sotto forma della navicella spaziale Solar Orbiter guidata dall’ESA e della Parker Solar Probe della NASA. Solar Orbiter è progettato per avvicinarsi il più possibile al Sole ed eseguire comunque operazioni di telerilevamento, insieme a misurazioni in situ. Parker Solar Probe rinuncia in gran parte al rilevamento remoto del Sole stesso per avvicinarsi ancora di più per le sue misurazioni in situ.
Ma per sfruttare appieno i loro approcci complementari, Parker Solar Probe dovrebbe trovarsi nel campo visivo di uno degli strumenti di Solar Orbiter. In questo modo Solar Orbiter avrebbe potuto registrare le conseguenze su larga scala di ciò che Parker Solar Probe stava misurando in situ.
Daniele Telloni, ricercatore presso l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) presso l’Osservatorio Astrofisico di Torino, fa parte del team dietro lo strumento Metis di Solar Orbiter. Metis è un coronografo che blocca la luce proveniente dalla superficie del Sole e scatta foto della corona. È lo strumento perfetto da utilizzare per misurazioni su larga scala e così Daniele ha iniziato a cercare i tempi in cui Parker Solar Probe si sarebbe allineato.
Ha scoperto che il 1° giugno 2022 i due veicoli spaziali si troverebbero quasi nella configurazione orbitale corretta. Essenzialmente, Solar Orbiter guarderebbe il Sole e Parker Solar Probe sarebbe appena di lato, allettantemente vicino ma appena fuori dal campo visivo dello strumento Metis.
Mentre Daniele osservava il problema, si rese conto che tutto ciò che sarebbe servito per portare in vista la Parker Solar Probe era un po’ di ginnastica con Solar Orbiter: una rotazione di 45 gradi e poi puntarla leggermente lontano dal Sole.
Ma quando ogni manovra di una missione spaziale è attentamente pianificata in anticipo, e i veicoli spaziali sono progettati per puntare solo in direzioni molto specifiche, specialmente quando devono affrontare il temibile calore del Sole, non era chiaro se il team operativo del veicolo spaziale avrebbe autorizzato tale manovra. una deviazione. Tuttavia, una volta che tutti ebbero chiaro il potenziale ritorno scientifico, la decisione fu un chiaro “sì”.
Il rollio e la puntata offset andarono avanti; La Parker Solar Probe entrò nel campo visivo e insieme la navicella spaziale produsse le prime misurazioni simultanee della configurazione su larga scala della corona solare e delle proprietà microfisiche del plasma.
Rappresentazione artistica di Solar Orbiter e Parker Solar Probe. Credito immagine: Solar Orbiter: ESA/ATG medialab; Sonda solare Parker: NASA/Johns Hopkins APL
“Questo lavoro è il risultato del contributo di moltissime persone”, afferma Daniele, che ha guidato l’analisi dei set di dati. Hanno effettuato la prima stima combinata osservativa e in situ della velocità di riscaldamento coronale.
“La possibilità di utilizzare sia Solar Orbiter che Parker Solar Probe ha davvero aperto una dimensione completamente nuova in questa ricerca”, afferma Gary Zank, Università dell’Alabama a Huntsville, USA, e coautore dell’articolo risultante.
Confrontando la velocità appena misurata con le previsioni teoriche fatte dai fisici solari nel corso degli anni, Daniele ha dimostrato che i fisici solari avevano quasi certamente ragione nell’identificare la turbolenza come un modo di trasferire energia.
Il modo specifico in cui agisce la turbolenza non è dissimile da quando mescoli la tua tazza di caffè mattutina. Stimolando movimenti casuali di un fluido, sia esso un gas o un liquido, l’energia viene trasferita su scale sempre più piccole, culminando nella trasformazione dell’energia in calore. Nel caso della corona solare, anche il fluido è magnetizzato, quindi è disponibile anche l’energia magnetica immagazzinata per essere convertita in calore.
Un tale trasferimento di energia magnetica e di movimento da scale più grandi a scale più piccole è l’essenza stessa della turbolenza. Su scala più piccola, consente alle fluttuazioni di interagire finalmente con le singole particelle, principalmente protoni, e di riscaldarle.
È necessario ulteriore lavoro prima di poter dire che il problema del riscaldamento solare è risolto ma ora, grazie al lavoro di Daniele, i fisici solari hanno la prima misurazione di questo processo.
“Questa è una novità scientifica. Questo lavoro rappresenta un significativo passo avanti nella risoluzione del problema del riscaldamento coronale”, afferma Daniel Müller, scienziato del progetto.
Fonte: Agenzia spaziale europea
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
