Scienza

Le sonde Voyager, il Sistema Solare e i raggi cosmici

Le informazioni inviate a Terra dalle due sonde Voyager riscrivono ciò che pensavamo di sapere dei raggi cosmici e delle interazioni tra l'eliosfera e lo Spazio interstellare.

La pressione che i raggi cosmici esercitano sul Sistema Solare non è quella che ci si aspettava in base alle nostre conoscenze: questa scoperta mette in discussione alcune ipotesi condivise sulle loro caratteristiche. I raggi cosmici sono un insieme di particelle: elettroni, protoni, ioni (atomi senza uno o più elettroni) e altre forme di energia che arrivano dalle profondità dello Spazio intergalattico. Sono il risultato di materiale espulso da stelle esplose o da altri fenomeni ad altissima energia che si verificano nella nostra galassia. Questo zoo di particelle permea la Via Lattea e, di conseguenza, il Sistema Solare.

I raggi cosmici vengono in parte bloccati ai confini del Sistema Solare dal materiale espulso dal Sole: questo materiale dà origine a una specie di immensa bolla più ovoidale ("schiacciata" nella direzione del moto del Sole attraverso la Galassia) che sferica, e che dividiamo in regioni. Nella zona più periferica c'è la regione che chiamiamo eliosfera (o elioguaina: heliosheath in inglese, v. illustrazione), il cui confine esterno è l'eliopausa (heliopause), una sorta di guscio nebuloso che fa da zona di transizione tra eliosfera e Spazio profondo.

La fisica ai confini del Sistema Solare
Schema indicativo della posizione delle due sonde Voyager nel 2012, quando, a quattro mesi di distanza l'una dall'altra, hanno inviato a Terra misure prese nella Global Merged Interaction Region (GMIR), dove si era scaricata l'energia di un'eruzione solare. I dati hanno permesso agli scienziati di calcolare la pressione nell'eliosfera. Nell'illustrazione: eliosfera (heliosheath), la gigantesca bolla magnetica che contiene il Sistema Solare, il campo magnetico solare e il vento solare; eliopausa (heliopause), il confine esterno dell'eliosfera; il termination shock è la regione dove il vento solare rallenta fino a velocità subsoniche. © NASA Goddard Space Flight Center / Mary Pat Hrybyk-Keith

Grazie alle due sonde Voyager, che si trovano nei dintorni di quelle regioni, stiamo ottenendo informazioni sullo scontro tra i raggi cosmici e il materiale dell'eliopausa che ci fa da primo scudo: informazioni che raccontano un quadro inedito e inatteso sui raggi cosmici. «Le Voyager hanno messo in luce pressioni dei raggi cosmici che non erano previste», spiega Jamie Rankin (Università di Princeton), che ha lavorato su questa ricerca per la NASA: «per questo non è da escludere che là fuori esistano intere "popolazioni" di particelle mai considerate prima. Tutto questo apre una nuova frontiera di studi e ricerche.»

La fisica ai confini del Sistema Solare
Bow wave: l'insieme delle energie del plasma interstellare, dove si forma un'onda d'urto (bow shock) dovuta al moto del Sistema Solare (dell'intera eliosfera) attraverso la Via Lattea. © NASA / IBEX / Adler Planetarium

Il contributo delle Voyager. Al di là della scoperta, curioso è il modo con il quale ci si è arrivati, grazie cioè a due sonde lanciate nel 1977: la Voyager 1, che si trova già oltre l'eliopausa, a circa 20 miliardi di chilometri di distanza dalla Terra, e la Voyager 2, che si trova ancora all'interno dell'eliopausa. In occasione di una grande emissione di particelle dal Sole (un'eruzione solare avvenuta nel 2012) arrivate fino all'eliopausa, la Voyager 2 ha registrato una diminuzione dei raggi cosmici galattici tutt'attorno alla navicella e in tutte le direzioni, mentre la Voyager 1 ha registrato una diminuzione dei raggi cosmici solo lungo la direzione del campo magnetico in quell'area.

Questa situazione così diversa racconta che c'è qualcosa che avviene mentre i raggi cosmici attraversano il confine del Sistema Solare e che ancora ci sfugge: capirlo, sostengono gli scienziati, può aiutarci a conoscere meglio le caratteristiche del materiale espulso dal Sole (che potrebbe influenzare ciò che gli strumenti delle sonde registrano) e conseguentemente come la nostra stella influenzi l'eliosfera. E potrà probabilmente anche darci nuove informazioni sui raggi cosmici.

12 ottobre 2019 Luigi Bignami
Ora in Edicola
Scopri il mondo Focus. Ogni mese in edicola potrai scegliere la rivista che più di appassiona. Focus il magazine di divulgazione scientifica più letto in Italia, Focus Storia per conoscere la storia in modo nuovo ed avvincente e Focus Domande & Risposte per chi ama l'intrattenimento curioso e intelligente.

Ascesa e declino di Sparta, la polis greca che dominò il Peloponneso con la sua incredibile forza militare e un'organizzazione sociale che forgiava soldati e cittadini pronti a tutto. Perché Beethoven cambiò per sempre il mondo della musica; gli esordi dell'Aids, l'epidemia che segnò un'epoca.

ABBONATI A 29,90€
Questo numero di Focus è speciale perchè l'astronauta dell'Esa Luca Parmitano ci ha affiancato per realizzare un giornale dedicato alle frontiere della scienza, dalla caccia agli esopianeti alla lotta contro il coronavirus fino agli organi stampati in 3d. Grazie Luca per i tuoi consigli e suggerimenti!
ABBONATI A 29,90€

Cosa posso comprare nel mondo con un euro? Perché i crackers hanno i buchi? Dove vanno i gatti quando spariscono da casa? Quanto può dormire un batterio? Correre una maratona fa ringiovanire? Con Focus D&R trovi più di 250 risposte rigorosamente scientifiche alle domande più curiose, divertenti e (anche) un po' folli che potresti mai immaginare.

 

 

ABBONATI A 14,90€
Follow us