Risolto il mistero sulle esplosioni magnetiche veloci. La NASA, attraverso la missione MMS, ha risolto il mistero di 60 anni legato alle esplosioni magnetiche veloci. I bagliori, prodotti dal nostro Sole, in pochi istanti possono rilasciare energia sufficiente per poter alimentare il mondo intero per 20.000 anni.
Il processo esplosivo, denominato riconnessione magnetica, è in grado di innescare questo tipo di brillamenti solari. I ricercatori hanno passato oltre mezzo secolo a cercare di comprendere in quale modo si innescano questo tipo di processi.
La riconnessione magnetica
La riconnessione magnetica non è semplicemente una curiosità scientifica, ma serve a comprendere in maniera più approfondita la fusione nucleare, fornendo così la possibilità di ottenere migliori previsioni sulle tempeste di particelle dal Sole, che possono influenzare la tecnologia in orbita attorno alla Terra.
I ricercatori, attraverso la Magnetospheric Multiscale Mission, o MMS, della NASA, ritengono di essere giunti ad una nuova teoria, che spiega in quale modo si verifica la tipologia più potente di riconnessione magnetica, definita riconnessione rapida, e per quale motivo avviene ad una velocità costante.
La nuova teoria si è avvalsa di un effetto magnetico comune utilizzato nei dispositivi domestici, come ad esempio i sensori che cronometrano i sistemi di frenatura antibloccaggio del veicolo.
Yi-Hsin Liu, autore principale del nuovo studio professore di fisica al Dartmouth College nel New Hampshire e vice capo del team di teoria e modellizzazione dell’MMS, ha affermato che: “Finalmente abbiamo capito cosa rende questo tipo di riconnessione magnetica così veloce. Abbiamo sviluppato una teoria che lo spiega in maniera molto dettagliata”.
La nuova teoria
La riconnessione magnetica è un processo che si verifica nel plasma, definito anche il quarto stato della materia. Il plasma si forma quando un gas è stato energizzato a sufficienza da riuscire a rompere i suoi atomi, rilasciando così una moltitudine di elettroni caricati negativamente e ioni caricati positivamente. Questo è un materiale fluido e altamente energico, che risulta essere molto sensibile ai campi magnetici.
Il plasma, presente in ogni parte dell’universo, subisce una riconnessione magnetica, che converte rapidamente l’energia magnetica in calore e accelerazione. Nonostante ne esistano varie tipologie, una variante particolarmente sconcertante è nota come riconnessione rapida, un evento che si verifica ad una velocità estremamente prevedibile.
Barbara Giles, scienziata del progetto per l’MMS e ricercatrice presso il Goddard Space Flight Center della NASA, ha affermato che: “Sappiamo da tempo che la rapida riconnessione avviene ad una determinata velocità, che sembra essere costante. Ma cosa guida davvero questa costante è stato un mistero, fino ad ora”.
La nuova ricerca, pubblicata in un articolo sulla rivista Nature’s Communications Physics e finanziata in parte dalla National Science Foundation, è stata in grado di spiegare ogni quanto la riconnessione rapida avvenga, specificamente nei plasmi senza collisioni. Quest’ultimi sono un tipo di plasma le cui particelle sono sufficientemente distribuite da impedirgli di scontrarsi tra di loro.
La maggior parte del plasma nello spazio, in cui si verifica la riconnessione, si trova in questo stato senza collisioni, compreso il plasma nei brillamenti solari e lo spazio intorno alla Terra. La nuova teoria mostra quindi per quale motivo la riconnessione rapida è probabilmente accelerata dall’effetto Hall, che descrive l’interazione tra i campi magnetici e le correnti elettriche.
L’effetto Hall non è altro che un fenomeno magnetico comune utilizzato nella tecnologia quotidiana, come i sensori di velocità delle ruote dei veicoli e le stampanti 3D, in cui i sensori misurano velocità, prossimità, posizionamento e correnti elettriche.
Le particelle cariche presenti nel plasma, ossia gli ioni e gli elettroni, quando avviene una rapida riconnessione magnetica smettono di muoversi in gruppo. Quando gli ioni e gli elettroni invece iniziano a muoversi separatamente, danno origine all’effetto Hall, creando così un vuoto di energia instabile in cui avviene la riconnessione.
La pressione dei campi magnetici presente attorno al vuoto di energia lo fa implodere, e in questo modo rilascia rapidamente immense quantità di energia ad una velocità prevedibile.
Conclusioni
La nuova teoria sarà testata nei prossimi anni con l’MMS, uno tecnologia che utilizza quattro veicoli spaziali che orbitano intorno alla Terra in una formazione piramidale, per poter analizzare la riconnessione magnetica in plasmi senza collisioni.
Con l’MMS, un laboratorio spaziale unico, si potrà analizzare la riconnessione magnetica ad una risoluzione decisamente maggiore di quella che sarebbe possibile sulla Terra.
Barbara Giles, ha concluso dichiarando che: “In definitiva, se riusciamo a comprendere come funziona la riconnessione magnetica, allora possiamo prevedere molto meglio gli eventi che possono avere un impatto sulla Terra, come le tempeste geomagnetiche e i brillamenti solari. Comprendere come viene avviata la riconnessione, aiuterà anche la ricerca energetica, perché i ricercatori saranno in grado di controllare molto meglio i campi magnetici nei dispositivi di fusione”.
