La NASA crea una mappa, senza precedenti, del campo magnetico del Sole

La cromosfera solare, dopo la sua scoperta, per molti lunghi decenni è stata osservata solo per pochissimi istanti. Una delle volte in cui si è mostrata la cromosfera è stata durante l’eclissi solare avvenuta nel 1999, momento in cui si è potuto vedere, e fotografare, un bagliore rosso vivo che circondava la sagoma della Luna.

Le tonalità che vennero assunte furono rosse e rosa, delle colorazioni emesse dall’idrogeno che le hanno così conferito il nome di cromosfera, dal greco “chrôma” che significa colore.

La cromosfera da oltre 100 anni rimane uno degli strati atmosferici più misteriosi del Sole. Si tratta della superficie più esterna del Sole, che rimane stretta tra la superficie luminosa e la corona solare eterea, è un luogo in cui avvengono dei rapidi cambiamenti, e dove la temperatura aumenta e i campi magnetici cominciano a impossessarsi del Sole.

La NASA, per la prima volta, ha unito insieme tre missioni per poter scrutare la cromosfera, riuscendo così a restituire le misurazioni multi-altezza del suo campo magnetico. Il documento è stato pubblicato su Science Advances.

Le osservazioni effettuate sulla cromosfera, che sono state catturate da due satelliti e dal Chromospheric Layer Spectropolarimeter 2, o missione CLASP2, a bordo di un piccolo razzo suborbitale, sono in grado di rilevare il modo in cui i campi magnetici sulla superficie del Sole danno origine alle brillanti eruzioni nella sua atmosfera esterna.

L’eliofisica, ossia la scienza che si occupa dell’influenza del Sole sullo spazio, comprese le atmosfere planetarie, ha come principale obiettivo quello di prevedere il tempo nello spazio, che molto spesso parte dal Sole per poi propagarsi rapidamente nello spazio, provocando così delle interruzioni vicino alla Terra.

Le eruzioni solari, che sono causate dal campo magnetico del Sole, sono delle linee di forza invisibili che riescono a propagarsi dalla superficie del Sole nello spazio, arrivando anche ben oltre la Terra.

Il campo magnetico solare è molto difficile da osservare, e lo si può fare solamente in maniera indiretta attraverso la luce del plasma, o il gas surriscaldato, elementi che riescono a tracciare le sue linee come fossero dei fari di un auto vista in lontananza.

Il modo in cui vanno a disporsi le linee magnetiche, a prescindere se siano lente o diritte o strette o aggrovigliate, è in grado di produrre dei cambiamenti nel Sole, che passa da una fase di stasi a quella di un’eruzione solare.

Ryohko Ishikawa, fisico solare presso l’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone a Tokyo, e autore principale dell’articolo, spiega che: “Il Sole è sia un oggetto affascinante che misterioso, e presenta un’attività costante che viene innescata dai suoi campi magnetici”.

I ricercatori, in maniera ideologica, potrebbero analizzare le linee del campo magnetico presenti nella corona, luogo in cui avvengono le eruzioni solari, ma che purtroppo non presenta una quantità di plasma tale da poter fare delle analisi accurate.

Gli scienziati attraverso la misurazione della fotosfera, ossia la superficie visibile del Sole, che si trova due strati sotto, insieme a dei modelli matematici, che calcolano la propagazione del campo verso la corona, riescono a simulare il comportamento e ad effettuare dei calcoli della cromosfera.

La cromosfera è situata tra la fotosfera, ossia la superficie luminosa del Sole che emette la luce visibile, e la corona surriscaldata, ossia l’atmosfera esterna del Sole da cui provengono le eruzioni solari. La cromosfera, quindi, risulta essere un collegamento chiave tra queste due regioni. Inoltre, è una variabile mancante, che se analizzata, potrebbe determinare la struttura magnetica del Sole.

Laurel Rachmeler, ex scienziata del progetto NASA per CLASP2, ora presso la National Oceanic and Atmospheric Administration, o NOAA, ha spiegato che: “Facciamo molte supposizioni esemplificative sulla fisica presente nella fotosfera, e altre ipotesi separate nella corona. Ma nella cromosfera, la maggior parte di questi presupposti fallisce”.

Per poter sviluppare un nuovo approccio, così da riuscire a misurare il campo magnetico della cromosfera, si sono unite insieme molte istituzioni provenienti dagli Stati Uniti, dal Giappone, dalla Spagna e dalla Francia.

Il nuovo approccio scelto è stato quello di modificare e poi lanciare un razzo come osservatorio solare. Il razzo, che è stato lanciato dalla White Sands Missile Range nel New Mexico, è stato inviato ad un altitudine di 274 chilometri, così da osservare il Sole in una zona dell’atmosfera in cui non venivano bloccate determinate lunghezze d’onda della luce.

Nello stesso momento, mentre il CLASP2 osservava il Sole, lo spettrografo di imaging della regione dell’interfaccia della NASA o IRIS, e il satellite JAXA / NASA Hinode, erano tutti posizionati ad osservare il Sole dall’orbita terrestre nello stesso punto, ma scrutandolo a diverse profondità.

Hinode si è focalizzato sulla fotosfera, alla ricerca di linee spettrali dal ferro neutro. Il CLASP2 ha invece puntato su tre diverse altezze all’interno della cromosfera, fermandosi sulle linee spettrali di magnesio ionizzato e manganese. Nello stesso momento IRIS ha misurato le linee di magnesio con una risoluzione più alta, così da calibrare i dati raccolti da CLASP2.

Le missioni hanno così analizzato quattro diversi strati presenti all’interno e intorno alla cromosfera. I risultati ottenuti hanno fornito per la prima volta la mappa multi-altezza del campo magnetico della cromosfera.

David McKenzie, investigatore principale di CLASP2 presso il Marshall Space Flight Center della NASA a Huntsville, Alabama, ha dichiarato che: “Quando Ryohko mi ha mostrato per la prima volta questi risultati, non riuscivo a crederci. Riuscire a mostrare il campo magnetico a quattro altezze in simultanea, nessuno lo aveva mai fatto prima”.

L’aspetto più sorprendente dei dati ricavati dalla missione è stato quanto riuscisse a variare la cromosfera, sia nel punto in cui è stata osservata, sia a differenti altezze al suo interno, in cui si è registrata una variazione significativa del campo magnetico.

Sulla superficie del Sole è possibile vedere i campi magnetici che cambiano anche su brevi distanze. Inoltre, in alcune zone il campo magnetico non è riuscito a giungere fino al punto analizzato, mentre in altri era ancora molto forte.

Il team spera di poter utilizzare questa tecnica per riuscire a misurare le magnetiche a multi-altezza, così da mappare l’intero campo magnetico della cromosfera. La ricerca non solo consentirebbe di prevedere il tempo spaziale, ma potrà fornire anche delle informazioni chiave sull’atmosfera presente attorno alla nostra stella.

Laurel Rachmeler, afferma che: “Essere in grado di poter innalzare il nostro limite di misurazione fino alla cima della cromosfera, ci aiuterebbe a capire, e prevedere, molte più informazioni. Sarebbe un enorme passo in avanti nella fisica solare”.

Il team di ricercatori avrà presto la possibilità di fare un ulteriore passo in avanti, grazie alla programmazione di un nuovo lancio, che è stato da poco approvato dalla NASA. Al momento non è stata ancora fissata la data del lancio. Nonostante ciò, il team già ha previsto che utilizzerà lo stesso strumento della missione precedente, ma con l’aggiunta di una nuova tecnica, che consentirà di misurare una fascia molto più ampia del Sole.

David McKenzie, conclude spiegando che: “Invece di misurare semplicemente i campi magnetici lungo una fascia molto stretta, vogliamo scansionarlo attraverso un bersaglio, creando così una mappa bidimensionale”.

Fonte:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/nasa-missions-make-unprecedented-map-of-sun-s-magnetic-field