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Così nasce una spicola

Creato il 19 novembre 2019 da Media Inaf

Come immensi geyser, i getti di plasma chiamati spicole solari sembrano essere alla base del trasferimento di energia tra gli strati profondi del Sole e la caldissima corona, passando per le assai più tiepide fotosfera e cromosfera. Uno studio basato sulle osservazioni del Big Bear Solar Observatory ne ha confermato un meccanismo di formazione finora solo ipotizzato: l'incontro di campi magnetici opposti

Data la sua vicinanza e, soprattutto, la sua importanza per il nostro pianeta, il Sole è certamente uno degli oggetti più osservati e monitorati dai telescopi di tutto il mondo, molti dei quali dedicati solo alla sua osservazione. Uno dei paradossi della nostra stella è l'enorme differenza di temperatura tra la sua superficie apparente ( fotosfera) che si aggira intorno ai 5700 gradi centigradi, e la zona esterna della corona, che può arrivare a molti milioni di gradi. Nel mezzo, la cromosfera a fare da ponte tra le due. Di sicuro si sa che c'entra il magnetismo, ma i meccanismi sono ancora poco chiari.

Uno nuovo studio - basato sulle immagini del Big Bear Solar Observatory (Bbso) del New Jersey Institute of Technology (Njit) e appena pubblicato su Science - propone alcuni interessanti elementi per ricostruire il meccanismo di trasferimento dell'energia dalla fotosfera alla corona. Scenario di base di queste osservazioni sono i granuli solari, ovvero le celle convettive di circa mille km di diametro che ricoprono la fotosfera, generandosi e dissipandosi in continuazione ogni poche ore secondo lo schema convettivo di Rayleigh-Bénard.

Per determinare i meccanismi fisici che riscaldano l'atmosfera superiore del Sole era necessario disporre di immagini ad alta risoluzione. Immagini che era impossibile ottenere fino alla costruzione, presso il Bbso, del telescopio da 1,6 metri Goode Solar Telescope, costruito nel 2009 e attualmente il più grande telescopio solare operativo al mondo. Con le nuove immagini ottenute con lo strumento Niris ( near infrared imaging spectropolarimeter), i ricercatori hanno infatti individuato con minuzia di dettagli quella che sembra essere l'origine del riscaldamento della corona, ovvero i getti di plasma magnetizzato, già noti come spicole, che sgorgano come geyser dalla fotosfera del Sole generando, stando allo studio, effetti fin nella corona.

Le spicole analizzate nello studio sono getti di plasma relativamente piccoli che esplodono continuamente sulla ribollente fotosfera, raggiungendo altezze tra 200 e 500 chilometri. La loro durata è piuttosto breve, varia infatti da uno a dodici minuti, mentre le velocità di eiezione vanno dai 15 ai 40 km al secondo, con meno frequenti picchi fino a 100 km/s associati a durate inferiori al minuto. Le spicole sono presenti in modo costante sulla superficie del Sole, addirittura nell'incredibile numero di un milione a ogni istante, e non dipendono, ad esempio, dalla presenza o meno di macchie solari.

Il risultato dello studio consiste nell'aver confermato quella che in due lavori precedenti era stata un'intuizione indimostrata per mancanza di strumenti sufficientemente sensibili, ovvero la correlazione spazio-temporale tra la nascita delle spicole e l'incontro di polarità magnetiche opposte sulla fotosfera. "Le osservazioni mostrano chiaramente che quando i campi magnetici con polarità opposte si riconnettono nella bassa atmosfera del Sole, questi getti di plasma vengono espulsi con forza", spiega il fisico solare Wenda Cao, direttore del Bbso e coautore dell'articolo. "Questa è la prima volta che vediamo prove dirette di come vengono generate le spicole. Abbiamo rintracciato queste caratteristiche dinamiche nella linea spettrale H-alfa fino al [ punto base, ndt] del fenomeno, dove abbiamo misurato i campi magnetici, catturato la migrazione degli elementi magnetici emergenti e verificato la loro interazione con i campi magnetici esistenti di polarità opposta".

Per poter provare che le spicole fossero effettivamente alla base del riscaldamento coronale occorreva, tuttavia, monitorare e tracciare il trasporto di energia verso la corona attraverso l'osservazione di variazioni della sua temperatura. A questo scopo sono state dunque utilizzate le immagini catturate nello spettro dell'ultravioletto estremo dal Solar Dynamics Observatory della Nasa. I risultati hanno confermato un effettivo riscaldamento della corona a seguito della generazione di spicole, ma resta, conclude lo studio, il dubbio se questo trasferimento di energia sia effettivamente sufficiente a scaldare la corona in modo così accentuato. Staremo a vedere.

Per saperne di più: Guarda l'animazione su Youtube:

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