Un team di scienziati cinese-tedesco ha identificato le strutture magnetiche nella corona solare da cui proviene il veloce vento solare. Utilizzando immagini e mappe Doppler dello spettrometro solare a raggi ultravioletti (SUMER) spettrometro e magnetogrammi forniti dal Michelson Doppler Imager (MDI) sull'osservatorio spaziale solare ed eliosferico (SOHO) dell'ESA e della NASA, hanno osservato il flusso del vento solare da campi magnetici a forma di imbuto che sono ancorati nelle corsie della rete magnetica vicino alla superficie del sole. Queste osservazioni sono presentate nel numero del 22 aprile della rivista Science. La ricerca porta a una migliore comprensione della natura magnetica delle fonti del vento solare, un flusso di plasma tenue e caldo (gas elettricamente conduttivo) che influenza l'ambiente spaziale terrestre.
Il vento solare è costituito da protoni, particelle alfa (elio ionizzato duplice), ioni pesanti ed elettroni che scorrono dalla superficie del Sole con velocità comprese tra 300 e 800 km / s. Gli ioni pesanti nelle regioni di origine coronale emettono radiazioni a determinate lunghezze d'onda ultraviolette. Quando fluiscono verso la Terra, come fanno quando tracciano il vento solare nascente, le lunghezze d'onda dell'emissione ultravioletta si accorciano, un fenomeno chiamato effetto Doppler, che è ben noto nella sua variante acustica, ad esempio, dal cambiamento di tono di il clacson di un'auto della polizia mentre si avvicina o si allontana dall'ascoltatore. Nel caso solare, il movimento del plasma verso di noi, che significa lontano dalla superficie solare, viene rilevato come spostamento blu nello spettro ultravioletto e quindi può essere utilizzato per identificare l'inizio del deflusso del vento solare.
Uno spettro ultravioletto ESTIVO è simile a quello che si vede quando un prisma separa la luce bianca in un arcobaleno di colori distinti. La radiazione ultravioletta è tuttavia invisibile all'occhio umano e non può penetrare nell'atmosfera terrestre. Analizzando l'emissione ultravioletta ottenuta da SUMER sull'osservatorio spaziale SOHO dallo spazio, i fisici solari possono imparare molto sul Sole e dedurre la temperatura del gas, la composizione chimica e il movimento nei vari strati atmosferici.
"La raffinata struttura magnetica della regione di origine del vento solare è rimasta inafferrabile", ha dichiarato il primo autore Prof. Chuanyi Tu, del Dipartimento di Geofisica dell'Università di Pechino a Pechino, Cina. “Per molti anni, i fisici del solare e dello spazio hanno osservato flussi di vento solare rapido provenienti da regioni coronali con linee di campo magnetico aperte e bassa intensità luminosa, i cosiddetti fori coronali. Tuttavia, solo combinando osservazioni complesse di SOHO in un modo nuovo siamo stati in grado di inferire le proprietà delle fonti all'interno dei fori coronali. Il rapido vento solare sembra provenire da imbuti coronali con una velocità di circa 10 km / s ad un'altezza di 20.000 chilometri sopra la fotosfera ”.
"Il rapido vento solare inizia a fuoriuscire dalla cima degli imbuti nei fori coronali con una velocità di flusso di circa 10 km / s", afferma il Prof. Tu. "Questo deflusso è visto come grandi patch nello spostamento blu Doppler (aree tratteggiate nella figura sopra) di una linea spettrale emessa da ioni Ne + 7 a una temperatura di 600.000 Kelvin, che può essere utilizzata come un buon tracciante per il flusso di plasma caldo . Attraverso un confronto con il campo magnetico, come estrapolato dalla fotosfera per mezzo dei dati magnetici MDI, abbiamo scoperto che il modello di spostamento blu di questa linea si correla meglio con le strutture di campo aperto a 20.000 km. "
Lo spettrometro SUMER ha esaminato attentamente le fonti del vento solare osservando le radiazioni ultraviolette provenienti da una vasta area della regione polare settentrionale del Sole. “La chiara identificazione della struttura magnetica dettagliata della sorgente, ora rivelata come imbuti coronali, e la determinazione dell'altezza di rilascio e della velocità iniziale del vento solare sono passaggi importanti per risolvere i problemi di fornitura di massa e accelerazione di base. Ora possiamo concentrare la nostra attenzione sullo studio di ulteriori condizioni al plasma e dei processi fisici che si verificano negli imbuti coronali in espansione e nei loro colli stretti ancorati nella rete magnetica ”, afferma il prof. Eckart Marsch, coautore del documento Science.
Risolvere la natura e l'origine del vento solare è uno degli obiettivi principali per i quali è stato progettato SOHO. È noto da tempo alla comunità astronomica che il vento solare veloce proviene da buchi coronali. La novità qui è la scoperta che questi flussi iniziano in imbuti coronali, che hanno la loro sorgente situata ai bordi della rete magnetica. Appena sotto la superficie del Sole ci sono grandi cellule di convezione. Ogni cella ha campi magnetici ad essa associati, che sono concentrati nelle corsie della rete mediante magneto-convezione, dove sono ancorati i colli a imbuto. Il plasma, pur essendo ancora confinato in piccoli anelli, viene portato per convezione negli imbuti e quindi rilasciato lì, come un secchio d'acqua viene svuotato in un canale di acqua aperto.
"In precedenza si credeva che il vento solare veloce provenga da una determinata linea di campo aperto nello strato di ionizzazione dell'atomo di idrogeno leggermente al di sopra della fotosfera", afferma il Prof. Marsch, "Tuttavia, il basso spostamento Doppler di una linea di emissione dagli ioni carbonio mostra che un deflusso di massa non si è ancora verificato ad un'altezza di 5.000 km. Il plasma a vento solare è ora considerato come fornito dal plasma derivante dai numerosi piccoli anelli magnetici, con solo poche migliaia di chilometri di altezza, che affolla l'imbuto. Tramite la riconnessione magnetica il plasma viene alimentato da tutti i lati all'imbuto, dove può essere accelerato e infine formare il vento solare. "
Lo strumento SUMER è stato realizzato sotto la guida del Dr. Klaus Wilhelm, che è anche coautore del documento, presso il Max Planck Institute for Solar System Research (precedentemente Max Planck Institute for Aeronomy) a Lindau, in Germania, con contributi chiave dall'Institut d'Astrophysique Spatiale di Orsay, in Francia, dal Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, dall'Università della California a Berkeley, e con il sostegno finanziario di agenzie nazionali tedesche, francesi, statunitensi e svizzere. SOHO opera da quasi dieci anni in uno speciale punto di osservazione nello spazio a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra, sul lato soleggiato della Terra. SOHO è un progetto di collaborazione internazionale tra l'Agenzia spaziale europea e la NASA. È stato lanciato su un razzo Atlas II-AS dal Kennedy Space Center della NASA, in Florida, nel dicembre 1995 ed è gestito dal Goddard Space Flight Center.
Fonte originale: Comunicato stampa della Max Planck Society
