Gli astronomi creano la prima mappa del confine esterno del Sole

Utilizzando la sonda solare Parker della NASA e altri veicoli spaziali vicini alla Terra, gli scienziati del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian hanno realizzato e convalidato le prime mappe 2D della superficie esterna del Sole, portando a un’intuizione senza precedenti su come e dove il Sole “perde la presa” sulla sua atmosfera esterna.

Gli astronomi hanno prodotto le prime mappe bidimensionali continue del margine esterno dell’atmosfera solare, un confine mutevole e schiumoso che segna dove i venti solari sfuggono alla presa magnetica del Sole.

Combinando le mappe e le misurazioni ravvicinate, gli scienziati del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) hanno dimostrato che il confine diventa più grande, più irregolare e più spinoso man mano che il Sole diventa più attivo.

I risultati potrebbero aiutare gli scienziati a migliorare i modelli che mostrano come il Sole influenza la Terra e a prevedere meglio la complessità atmosferica per altre stelle.

“I dati della Parker Solar Probe provenienti da fondo della superficie di Alfvén potrebbero aiutare a rispondere a grandi domande sulla corona solare, come il motivo per cui fa così caldo. Ma per rispondere a queste domande, dobbiamo prima sapere esattamente dove si trova il confine,” ha detto Sam Badman, astrofisico del CfA e autore principale dell’articolo.

Gli scienziati hanno convalidato direttamente queste mappe utilizzando immersioni profonde nell’atmosfera solari effettuate dalla Parker Solar Probe della NASA. I risultati sono stati pubblicati oggi sull’Astrophysical Journal Letters (ApJL),

Il confine nell’atmosfera solare, dove la velocità in uscita del vento solare diventa superiore a quella delle onde magnetiche, noto come superficie di Alfvén, è il “punto di non ritorno” per il materiale che esce dal Sole ed entra nello spazio interplanetario; una volta che il materiale viaggia oltre questo punto, non può tornare al Sole.

Questa superficie rappresenta il “bordo” effettivo dell’atmosfera solare, e offre agli scienziati un laboratorio attivo per studiare e comprendere come l’attività solare influenzi il resto del sistema solare, inclusa la vita e la tecnologia sulla Terra e intorno a loro.

Utilizzando lo strumento Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP) di Parker, sviluppato dalla CfA in collaborazione con l’Università della California, Berkeley, gli scienziati hanno raccolto dati dalle profondità della superficie sub-alfvénica del Sole.

“Ci sono ancora diverse affascinanti domande fisiche sulla corona del Sole che non comprendiamo appieno”, ha detto Michael Stevens, astronomo del CfA e ricercatore principale dello strumento SWEAP di Parker.

“Questo lavoro dimostra senza alcun dubbio che la Parker Solar Probe si immerge in profondità ad ogni orbita nella regione in cui nasce il vento solare. Ora ci stiamo dirigendo verso un periodo entusiasmante in cui assisteremo in prima persona a come questi processi cambieranno man mano che il Sole entra nella fase successiva del suo ciclo di attività.”

“Prima potevamo stimare il confine del Sole solo da lontano senza un modo per testare se avevamo la risposta corretta, ma ora abbiamo una mappa accurata che possiamo usare per orientarci mentre la studiamo,” aggiunse Badman “E, cosa importante, possiamo anche osservarla mentre cambia e abbinare quei cambiamenti con dati ravvicinati. Questo ci dà un’idea molto più chiara di cosa accade davvero intorno al Sole.”

Gli scienziati sapevano in precedenza che questo confine cambia dinamicamente con i cicli solari, allontanandosi dal Sole e diventando più grande, più strutturato e più complesso durante il massimo solare, e il contrario durante il minimo solare, ma fino ad ora non avevano conferma di come fossero esattamente questi cambiamenti.

Badman ha aggiunto: “Man mano che il Sole attraversa i cicli di attività, quello che vediamo è che la forma e l’altezza della superficie di Alfvén attorno al Sole stanno diventando più grandi e anche più spinose. È proprio quello che avevamo previsto in passato, ma ora possiamo confermarlo direttamente.”

Le nuove mappe e i relativi dati possono aiutare gli scienziati a rispondere a domande importanti sulla fisica che avviene nelle profondità dell’atmosfera solare;

Queste conoscenze possono a loro volta essere utilizzate per sviluppare modelli migliori di vento solare e spaziale-meteo, affinando le previsioni su come l’attività solare si muove e modella l’ambiente intorno alla Terra e ad altri pianeti del sistema solare.

Può anche aiutarli a rispondere a domande di lunga data sulla vita delle stelle altrove nella galassia e nell’universo, da come nascono a come si comportano durante la loro esistenza, incluso come quel comportamento influenzi l’abitabilità dei pianeti orbitanti.

Le scoperte del team offrono una nuova finestra sul funzionamento della nostra stella più vicina e gettano le basi per scoperte sempre più profonde.

Secondo Badman, l’approccio coordinato multi-veicoli spaziali, che combinava le capacità osservative di sonde ravvicinate e stazioni di osservazione distanti tra cui il Solar Orbiter, un progetto della NASA e dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), e il veicolo spaziale Wind della NASA, continuerà a servire come modello per futuri studi rivoluzionari in eliofisica.

Durante il prossimo minimo solare, il team si immergerà nuovamente nella corona solare, con l’obiettivo di studiare come essa evolve durante un ciclo solare completo.

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