Un grafico che rappresenta ACE e Wind della NASA e il veicolo spaziale Cluster dell'ESA che incontra getti di particelle solari. Immagine di credito: UC Berkeley Clicca per ingrandire
Una flotta di sonde spaziali-meteorologiche della NASA e dell'Agenzia spaziale europea ha osservato un immenso getto di particelle cariche elettricamente nel vento solare tra il Sole e la Terra. Il getto, almeno 200 volte più largo della Terra, era alimentato da uno scontro di campi magnetici in un processo chiamato "riconnessione magnetica".
riconnessione magnetica nel vento solare
Questi getti sono il risultato di acceleratori di particelle naturali che minano tutto ciò che è costruito sulla Terra. Gli scienziati costruiscono acceleratori di particelle lunghi miglia sulla Terra per distruggere gli atomi nel tentativo di comprendere le leggi fondamentali della fisica.
Getti simili a ricollegamento si verificano nello scudo magnetico terrestre, producendo effetti che possono disabilitare l'orbita di veicoli spaziali e causare gravi tempeste magnetiche sul nostro pianeta, a volte interrompendo le centrali elettriche.
I getti interplanetari appena scoperti sono molto più grandi di quelli che si verificano all'interno dello scudo magnetico terrestre. La nuova osservazione è la prima misurazione diretta che indica che la riconnessione magnetica può avvenire su scale immense.
Comprendere la riconnessione magnetica è fondamentale per comprendere i fenomeni esplosivi in tutto l'Universo, come i brillamenti solari (esplosioni di miliardi di megaton nell'atmosfera del Sole), i lampi di raggi gamma (esplosioni intense di radiazioni da stelle esotiche) e la fusione nucleare di laboratorio. Proprio come un elastico può improvvisamente rompersi se attorcigliato troppo lontano, la riconnessione magnetica è un processo naturale mediante il quale l'energia in un campo magnetico sollecitato viene improvvisamente rilasciata quando cambia forma, accelerando le particelle (ioni ed elettroni).
"Solo con misurazioni coordinate di veicoli spaziali di collegamento Sole-Terra come ACE, Wind e Cluster possiamo esplorare l'ambiente spaziale con dettagli senza precedenti e in tre dimensioni", afferma il Dr. Tai Phan, autore principale dei risultati, dell'Università della California , Berkeley. "L'ambiente spaziale vicino alla Terra è l'unico laboratorio naturale in cui possiamo effettuare misurazioni dirette della fisica dei fenomeni magnetici esplosivi che si verificano in tutto l'Universo." L'articolo di Phan appare come l'articolo di copertina di Nature il 12 gennaio.
Il vento solare è un flusso diluito di gas (ionizzato) caricato elettricamente che soffia continuamente dal Sole. Poiché il vento solare è caricato elettricamente, trasporta campi magnetici solari con esso. Il vento solare proveniente da diversi punti del Sole trasporta campi magnetici che puntano in direzioni diverse. La riconnessione magnetica nel vento solare ha luogo quando "fogli" di campi magnetici diretti in modo opposto vengono premuti insieme. In tal modo, i fogli si collegano per formare una sezione trasversale a forma di X che viene quindi annientata o rotta per formare una nuova geometria della linea magnetica. La creazione di una diversa geometria magnetica produce ampi getti di particelle che fuoriescono dal sito di riconnessione.
Fino a poco tempo fa, la riconnessione magnetica era principalmente segnalata nella "magnetosfera" terrestre, lo scudo magnetico naturale che circonda la Terra. È composto da linee di campo magnetico generate dal nostro pianeta e ci difende dal flusso continuo di particelle cariche che compongono il vento solare deviandole. Tuttavia, quando le linee del campo magnetico interplanetario trasportate dal vento solare si trovano nell'orientamento opposto alle linee del campo magnetico terrestre, la riconnessione viene attivata e il materiale solare può sfondare lo scudo terrestre.
Alcuni eventi di riconnessione precedenti misurati nella magnetosfera terrestre suggerivano che il fenomeno era intrinsecamente casuale e irregolare in natura, che si estendeva per non più di qualche decina di migliaia di chilometri (miglia). Tuttavia, "Questa scoperta risolve un dibattito di lunga data sul fatto che la riconnessione sia intrinsecamente irregolare o se invece possa operare attraverso vaste regioni nello spazio", ha affermato il dott. Jack Gosling dell'Università del Colorado, coautore del documento e un pioniere nella ricerca sulla riconnessione nello spazio.
Il quadro più ampio della riconnessione magnetica è emerso quando sei veicoli spaziali? le quattro navicelle spaziali del cluster dell'Agenzia spaziale europea e le sonde eoliche Advanced Composition Explorer (ACE) della NASA? volavano nel vento solare fuori dalla magnetosfera terrestre il 2 febbraio 2002 e hanno fatto una scoperta casuale. Durante un arco di tempo di circa due ore e mezza, tutti i veicoli spaziali hanno osservato in sequenza un unico enorme flusso di particelle di getto, larghe almeno 2,5 milioni di chilometri (circa 1,5 milioni di miglia o quasi 200 diametri della Terra), causati dal più grande evento di riconnessione di sempre misurato direttamente.
"Se la riconnessione osservata fosse irregolare, molto probabilmente uno o più veicoli spaziali non avrebbero riscontrato un flusso accelerato di particelle", ha affermato Phan. "Inoltre, eventi di riconnessione irregolari e casuali avrebbero comportato diversi veicoli spaziali che rilevavano getti diretti in direzioni diverse, il che non era il caso."
Poiché il veicolo spaziale ha rilevato il getto per più di due ore, la riconnessione deve essere stata quasi costante per almeno quel periodo di tempo. Altri 27 eventi di riconnessione su larga scala? con i getti associati - sono stati identificati da ACE e Wind, quattro dei quali estesi per oltre 50 diametri della Terra, o 650.000 chilometri (circa 400.000 miglia). Grazie a questi dati aggiuntivi, il team potrebbe concludere che la riconnessione nel vento solare deve essere considerata un fenomeno esteso e costante.
L'evento del 2 febbraio 2002 avrebbe potuto essere considerevolmente più grande, ma i veicoli spaziali erano separati da non più di 200 diametri della Terra, quindi la sua reale estensione non è nota. Due nuove missioni della NASA aiuteranno a misurare la dimensione effettiva di questi eventi e ad esaminarli in modo più dettagliato. La missione dell'Osservatorio sulle relazioni terrestri solari (STEREO), prevista per il lancio a maggio o giugno 2006, consisterà in due veicoli spaziali in orbita attorno al Sole sui lati opposti della Terra, separati da ben 186 milioni di miglia (quasi 300 milioni di chilometri). La loro missione principale è osservare le espulsioni di massa coronale, eruzioni di miliardi di tonnellate di gas caricato elettricamente dal Sole, in tre dimensioni. Tuttavia, il veicolo spaziale sarà anche in grado di rilevare eventi di riconnessione magnetica che si verificano nel vento solare con strumenti che misurano campi magnetici e particelle cariche. La missione Magnetospheric Multi-Scale (MMS), prevista per il lancio nel 2013, utilizzerà quattro veicoli spaziali identici in varie orbite terrestri per eseguire studi dettagliati sulla causa della riconnessione magnetica nella magnetosfera terrestre.
Fonte originale: Comunicato stampa della NASA
