I dati raccolti dalla sonda Solar Orbiter, che ha effettuato il suo primo avvicinamento ravvicinato al Sole, hanno fornito nuove informazioni sulle origini del vento solare.
Questo è quanto emerge da una recente ricerca pubblicata su Nature Astronomy.
Il vento solare, capace di viaggiare a centinaia di chilometri al secondo, ha suscitato l’interesse degli scienziati per anni, e ora si sta finalmente facendo luce sui suoi meccanismi di formazione.
Il vento solare è il flusso costante di particelle di plasma cariche che fuoriescono dal Sole verso lo spazio. Esso può viaggiare a velocità superiori ai 500 km al secondo, noto come “vento solare veloce”, oppure a velocità inferiori, noto come “vento solare lento”. Quando il vento solare colpisce l’atmosfera terrestre, può generare la spettacolare aurora boreale, ma può anche provocare danni ai satelliti e ai sistemi di comunicazione durante le espulsioni di massa coronale.
Nonostante decenni di osservazioni, le fonti e i meccanismi che rilasciano, accelerano e trasportano il plasma del vento solare non sono ancora ben compresi, soprattutto per quanto riguarda il vento solare lento. Nel 2020, l’Agenzia Spaziale Europea (ESA), con il supporto della NASA, ha lanciato la missione Solar Orbiter.
Oltre a catturare le immagini più dettagliate del Sole, uno degli obiettivi principali della missione è misurare e collegare il vento solare alla sua area di origine sulla superficie del Sole. Descritta come “il più complesso laboratorio scientifico mai inviato verso il Sole”, la Solar Orbiter è dotata di dieci strumenti scientifici: alcuni raccolgono e analizzano campioni del vento solare in situ, mentre altri catturano immagini di alta qualità delle attività solari.
Grazie alla combinazione di dati fotografici e strumentali, gli scienziati sono stati in grado di identificare con maggiore precisione l’origine del vento solare lento. Questo ha permesso di comprendere come esso riesca a lasciare il Sole e iniziare il suo viaggio nell’eliosfera, la bolla gigantesca che circonda il Sole e i suoi pianeti, proteggendo il nostro sistema solare dalle radiazioni interstellari.
“La variabilità dei flussi di vento solare misurati in situ da una sonda vicina al Sole ci fornisce molte informazioni sulle loro fonti. Anche se studi precedenti hanno tracciato le origini del vento solare, questi sono stati effettuati molto più vicino alla Terra, dove la variabilità è persa”, ha spiegato Steph Yardley, della Northumbria University, a capo della ricerca.
“Poiché Solar Orbiter si avvicina molto al Sole, possiamo catturare la complessa natura del vento solare per avere un quadro molto più chiaro delle sue origini e della complessità guidata dai cambiamenti nelle diverse regioni di provenienza”.
Si ritiene che la differenza di velocità tra il vento solare veloce e quello lento sia dovuta alle diverse aree della corona del Sole, lo strato più esterno della sua atmosfera. La corona aperta si riferisce a regioni dove le linee del campo magnetico si estendono nello spazio, creando una via per il materiale solare.
Queste aree più fredde sono la fonte del vento solare veloce. La corona chiusa, invece, comprende regioni dove le linee del campo magnetico sono collegate al Sole da entrambe le estremità, formando anelli luminosi sopra le regioni magneticamente attive. Occasionalmente, questi anelli si rompono, permettendo al materiale solare di fuoriuscire prima di riformarsi.
Uno degli obiettivi di Solar Orbiter è verificare se il vento solare lento origina dalla corona chiusa e riesce a sfuggire attraverso la rottura e riconnessione delle linee di campo magnetico. Il gruppo scientifico ha misurato la “composizione” dei flussi di vento solare, poiché la combinazione di ioni pesanti varia a seconda della loro origine: la corona chiusa e calda rispetto alla corona aperta e fredda. Utilizzando gli strumenti di Solar Orbiter, i ricercatori hanno analizzato l’attività solare e confrontato i dati con i flussi di vento solare raccolti.
“La composizione variabile del vento solare misurata da Solar Orbiter è coerente con la variazione nelle sorgenti della corona”, ha dichiarato Yardley. “I cambiamenti nella composizione degli ioni pesanti e degli elettroni mostrano che la variabilità è determinata non solo dalle diverse regioni di provenienza, ma anche dai processi di riconnessione nella corona”.
La missione Solar Orbiter dell’ESA è una collaborazione internazionale che coinvolge scienziati e istituzioni di tutto il mondo. “Dall’inizio, un obiettivo centrale della missione Solar Orbiter è stato collegare gli eventi dinamici sul Sole con il loro impatto sull’eliosfera”, ha affermato Daniel Muller, Project Scientist dell’ESA per Solar Orbiter. “Combinando le osservazioni a distanza del Sole con le misurazioni in situ del vento solare, possiamo stabilire connessioni solide tra il vento solare e le sue regioni di origine, aprendo la strada a studi dettagliati senza precedenti”, ha sottolineato Muller.
Tra gli strumenti a bordo di Solar Orbiter c’è il sensore di ioni pesanti, HIS, sviluppato in parte dall’Università del Michigan. “Ogni regione del Sole può avere una combinazione unica di ioni pesanti, che determina la composizione chimica del vento solare”, ha evidenziato Susan Lepri dell’Università del Michigan. “Possiamo usare questi ioni come impronta digitale per determinare l’origine di specifici flussi di vento solare”.
Christopher Owen dell’UCL ha aggiunto: “È gratificante vedere i dati rivelare quali regioni del Sole stanno guidando il vento solare lento e la sua variabilità”. Yardley ha concluso: “Esaminare altri casi con Solar Orbiter e confrontare i dati con altre missioni come la Parker Solar Probe della NASA sarà molto interessante”.
