Nuove immagini del Sole catturate dalla missione Solar Orbiter le registrazioni a più alta risoluzione della superficie visibile della nostra stella mai visterivelando macchie solari e gas carico in continuo movimento chiamato plasma. Possono fornire agli eliofisici nuovi indizi per svelare i segreti della stella.
Scattate il 22 marzo 2023 e pubblicate questo mercoledì (20), le immagini mostrano diversi aspetti dinamici del Sole, inclusi i movimenti del suo campo magnetico e la luminosità della corona solare ultra calda.
La navicella spaziale si è affidata a due dei suoi sei strumenti di imaging, tra cui l’Extreme Ultraviolet Imager, o EUI, e il Polarimetric and Heliosismic Imager, o PHI, per catturare le immagini da 74 milioni di chilometri di distanza.
Solar Orbiter è una missione congiunta tra l’Agenzia spaziale europea e la NASA lanciata nel febbraio 2020. Orbita attorno al sole a una distanza media di 42 milioni di chilometri.
Missioni come Solar Orbiter e Parker Solar Probe della NASA stanno aiutando a rispondere a domande importanti sulla sfera d’oro, come cosa alimenta il suo flusso di particelle cariche chiamato vento solare e perché la corona è molto più calda della superficie del sole.
Parker Solar Probe è pronto per effettuare lo storico avvicinamento alla fine di dicembre, mentre Solar Orbiter avrà il compito di scattare le immagini più vicine alla superficie del Sole. La traiettoria di volo della Parker Solar Probe la porterà troppo vicino alla stella per trasportare telecamere e telescopi. ma Solar Orbiter è dotato di una varietà di strumenti per condividere le sue osservazioni uniche della stella.
Inoltre, Solar Orbiter e Parker Solar Probe stanno studiando il Sole a distanza ravvicinata in un momento ideale, durante il picco del suo ciclo annuale.
“Il campo magnetico del Sole è essenziale per comprendere la natura dinamica della nostra stella madre, dalla scala più piccola a quella più grande”, ha affermato in una nota Daniel Müller, scienziato del progetto Solar Orbiter.
“Queste nuove mappe ad alta risoluzione dello strumento PHI di Solar Orbiter mostrano la bellezza del campo magnetico e del flusso della superficie del Sole in grande dettaglio. Allo stesso tempo, sono cruciali per dedurre il campo magnetico nella calda corona del Sole, che il nostro strumento EUI sta catturando”.
Splendidi ritratti solari
Insieme, le nuove immagini mostrano i vari e complessi strati del Sole. Il Polarimetric and Heliosismic Imager ha acquisito fino ad oggi le viste complete con la massima risoluzione della superficie visibile del Sole, o fotosfera. Quasi tutta la radiazione solare proviene dalla fotosfera, con temperature torride comprese tra 4.500 e 6.000 gradi Celsius.
Sotto lo strato della fotosfera è increspato il plasma caldo che si muove nella zona di convezione del sole, in modo simile a come si muove il magma caldo all’interno del mantello terrestre.
Lo scopo dello strumento PHI è mappare la luminosità della fotosfera e misurare la velocità e la direzione dei campi magnetici del sole.
L’immagine in luce visibile della fotosfera mostra le macchie solari, che assomigliano a buchi nella superficie solare. Queste regioni oscure, alcune delle quali possono essere delle dimensioni della Terra o più grandi, sono guidate dai campi magnetici forti e in costante cambiamento del sole. Le macchie, le regioni in cui il campo magnetico del sole rompe la superficie, sono più fredde dell’ambiente circostante ed emettono meno luce.
Lo strumento PHI ha inoltre consentito agli scienziati di realizzare una mappa magnetica, o magnetogramma, che mostra le concentrazioni del campo magnetico del Sole all’interno delle regioni delle macchie solari.
Normalmente, la convezione aiuta a spostare il calore dall’interno del sole alla superficie solare, ma questo processo viene interrotto quando le particelle cariche sono costrette a seguire le linee del campo magnetico che si raggruppano attorno alle macchie solari.
Gli scienziati hanno anche misurato la velocità e la direzione del materiale sulla superficie della stella utilizzando una mappa di velocità, o “tacogramma”. Le parti blu indicano il movimento verso il Solar Orbiter, mentre il rosso mostra cosa si sta allontanando dalla navicella.
Il gas carico sulla superficie del Sole generalmente si muove insieme al modo in cui la stella ruota attorno al proprio asse, mentre il plasma viene effettivamente spinto verso l’esterno attorno alle macchie solari.
Nel frattempo, l’Extreme Ultraviolet Imager osserva la corona solare per aiutare a determinare perché è significativamente più calda della fotosfera, raggiungendo 1 milione di gradi Celsius.
L’immagine della corona EUI fornisce un’istantanea di ciò che accade sopra la fotosfera e si può vedere il plasma caldo e luminoso proiettarsi dalle regioni delle macchie solari. Data la vicinanza del Solar Orbiter al sole, la navicella spaziale doveva essere ruotata dopo ogni immagine per catturare ogni parte della faccia solare. Di conseguenza, ogni immagine è il risultato di un mosaico di 25 singole immagini.
Mark Miesch, ricercatore presso lo Space Weather Prediction Center della National Oceanic and Atmospheric Administration, ha apprezzato il fatto che nelle immagini si possano vedere sia caratteristiche su larga scala, come il magnetismo solare, sia caratteristiche su piccola scala sulla superficie. Miesch non è stato coinvolto nel rilascio dell’immagine.
“Più guardiamo, più vediamo”, ha detto Miesch, che è anche ricercatore presso l’Istituto cooperativo per la ricerca in scienze ambientali dell’Università del Colorado.
“Comprendere l’elaborata interazione tra grande e piccolo; tra campi magnetici contorti e flussi agitati, occorre contemplare il sole in tutto il suo splendore. Queste immagini ad alta risoluzione di Solar Orbiter ci avvicinano più che mai a questa aspirazione”.
Un momento dinamico per il sole
Gli scienziati della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), della NASA e dell’International Solar Cycle Prediction Panel hanno annunciato in ottobre che il Sole ha raggiunto il massimo solare, il picco di attività all’interno del suo ciclo di 11 anni quando i poli magnetici del sole si invertono, causando il Sole per passare da calmo ad attivo.
Gli esperti monitorano l’aumento dell’attività solare contando quante macchie solari compaiono sulla superficie della stella. Si prevede che il Sole rimanga attivo per il prossimo anno circa.
“Questo annuncio non significa che questo sarà il picco di attività solare che vedremo in questo ciclo solare”, ha detto Elsayed Talaat, direttore delle osservazioni meteorologiche spaziali della NOAA, in una conferenza stampa di ottobre.
“Sebbene il Sole abbia raggiunto il suo periodo massimo solare, il mese in cui l’attività solare raggiunge il picco non sarà identificato per mesi o anni”, ha spiegato.
L’attività solare, compresi i brillamenti o le espulsioni di massa coronale, crea il clima spaziale che ha un impatto sulla Terra. Le espulsioni di massa coronale sono grandi nubi di gas ionizzato chiamate plasma e campi magnetici che eruttano dall’atmosfera esterna del Sole.
Le tempeste solari generate dal Sole possono influenzare l’energia elettrica, le reti GPS e aeronautiche e i satelliti nell’orbita terrestre bassa. L’attività temporalesca provoca anche blackout radio e pone persino rischi per le missioni spaziali con equipaggio. Inoltre, sono responsabili della generazione di aurore che danzano attorno ai poli terrestri, note come aurora boreale, o aurora boreale, e aurora australe, o aurora australis.
Quando le particelle energizzate provenienti dalle espulsioni di massa coronale colpiscono il campo magnetico terrestre, interagiscono con i gas nell’atmosfera per creare luce di colore diverso nel cielo.
Il 24 dicembre, la sonda solare Parker arriverà a 6,2 milioni di chilometri dalla superficie solare, più vicina al Sole di qualsiasi altro oggetto creato dall’uomo. Il sorvolo potrebbe aiutare gli scienziati a studiare le origini della meteorologia spaziale proprio alla fonte, come farà la sonda avvicinarsi abbastanza per navigare tra i pennacchi di plasma e le eruzioni solari collegate alla stella.