Le sorprese senza fine della corona solare

L'atmosfera del Sole è molto più dinamica e complessa di quanto si credesse. Lo mostrano le osservazioni di una delle sonde STEREO della NASA, mentre si contano i giorni per il lancio della missione Parker, che si porterà alla minima distanza mai tenuta con la nostra stella.

corona_vangorp_big
Per studiare la corona solare occorre approfittare delle eclissi totali di Sole (nella foto) o di strumenti in grado di oscurare il disco solare, come quelli in dotazione delle sonde STEREO della NASA.|Koen van Gorp via APOD

Grazie a osservazioni a più lunga esposizione, e a tecniche di analisi che permettono di escludere segnali interferenti, una delle sonde gemelle STEREO della NASA ha ricavato le immagini più accurate di sempre della corona solare, e scoperto in essa strutture finora sconosciute.

 

I risultati dello studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, arrivano alla vigilia del lancio del Parker Solar Probe, la sonda-Icaro dell'agenzia spaziale americana che si spingerà alla distanza record di 6,2 milioni di km dalla superficie del Sole, molto all'interno nella corona solare, dove nessun altro strumento è mai arrivato prima.

Involucro misterioso. La corona solare è la parte più esterna dell'atmosfera del Sole, che si estende per milioni di km nello Spazio e raggiunge temperature di milioni di gradi (a questi livelli non fa molta differenza, se Kelvin o Celsius): benché i gas che la compongono siano a bassa densità, le sue temperature sono fino a 200 volte più alte di quelle della superficie solare - uno dei tanti misteri che circondano la nostra stella.

 

È qui che ha origine il vento solare, il flusso continuo di particelle cariche che dal Sole invade il resto del Sistema. Tuttavia, non è chiaro se esso diventi turbolento già all'interno del Sole, o durante il viaggio per raggiungerci. Se il vento solare ha origine nella corona, allora si dovrebbero notare in essa le strutture complesse che lo creano, ma nelle precedenti osservazioni non era emerso nulla di simile. La corona solare risultava liscia, senza alcun rimescolamento di fluido.

 

Con nuovi occhi. Non è così: quello che ci mancava era studiarla in modo più dettagliato. Una campagna di tre giorni di osservazioni di STEREO-A (Solar and Terrestrial Relations Observatory-A), ha rivelato che i pennacchi coronali considerati sorgenti del vento solare - strutture a forma di cappuccio che spesso sovrastano le regioni attive, anche chiamati helmet streamers - sono in realtà formati da miriadi di filamenti più piccoli e dinamici.

 

Sole, corona solare, sonde STEREO della NASA
In verde in questi dati delle sonde STEREO, i pennacchi coronali dai quali si pensa abbia origine il vento solare. Il nuovo lavoro di STEREO-A permette di comprenderne le sottostrutture. | Image Courtesy of NASA/SwRI/STEREO

Un'altra rivelazione è che la cosiddetta superficie di Alfven, un limite teorico oltre al quale il vento solare si "disconnette" dall'influenza del Sole stesso, non è un confine preciso ma piuttosto una zona dai "bordi" non del tutto definibili. Una terza sorpresa è che alla distanza di 10 raggi solari dalla superficie - più o meno quella a cui si spingerà la sonda Parker - queste microstrutture rivelate da STEREO-A non risultano più distinguibili, salvo ritornare tali a distanze maggiori. Come se ci fosse un'area la cui fisica non comprensibile agli strumenti della sonda.

 

Arrivano i rinforzi. Oltre alle più lunghe esposizioni, le osservazioni di STEREO-A hanno beneficiato di algoritmi per escludere dai dati ogni possibile segnale di "rumore" che potesse interferire. Su questo e altro materiale lavorerà la sonda Parker, il cui lancio è fissato per il 4 agosto 2018. Il 3 novembre 2018, Parker farà il suo primo approccio ravvicinato al Sole, transitando a 24 milioni di km dalla superficie (o 35 raggi solari). Nei 7 anni successivi, la sonda orbiterà attorno al Sole 23 volte, spingendosi sempre più vicino fino a raggiungere i 6,2 milioni di km da esso.

 

Sole, corona solare, Parker Solar Probe
Parker Solar Probe: un'illustrazione concettuale della sonda-Icaro (speriamo più fortunata del riferimento mitologico). | JHUAPL

Schermatura. Per sopportare le temperature infernali Parker (che prende il nome da Eugene Parker, il fisico statunitense che scoprì l'esistenza del vento solare) è stata dotata di uno scudo termico a base di schiuma di carbonio spesso 2,4 metri, ricoperto di un rivestimento riflettente, capace di sopportare temperature fino a 1400 °C e mantenere gli strumenti a una temperatura di poco inferiore ai 30 °C.

 

A garanzia del fatto che la sonda non fonderà c'è anche la bassa densità dei gas nella corona solare. Una cosa sono le temperature (una misura di quanto velocemente si muovono le particelle di gas), un'altra è il calore (la quantità di energia trasferita da quei gas). Le particelle di gas possono muoversi molto velocemente, ma se ce ne sono poche perché il mezzo è poco denso, trasferiranno poco calore.

 

Per la sonda, viaggiare nella corona solare sarà paragonabile a essere investiti dal calore di un forno aperto, anziché scottarsi con acqua bollente. Nessuna delle due esperienze è da provare, ma la prima è più sopportabile, perché l'acqua è molto più densa di particelle che trasferiscono energia.

 

31 Luglio 2018 | Elisabetta Intini