Spazio

Le vibrazioni del Sole

Onde, vibrazioni e vortici increspano l'oceano di plasma che è la superficie del Sole, e rivelano nuovi dettagli della struttura della nostra stella.

Il Sole vibra, suona, si agita e si scuote. Alcuni di questi movimenti erano noti, altri si scoprono man mano che aumentano le nostre capacità di studiare la nostra stella e di interpretare i dati che arrivano da sonde, telescopi e altri strumenti. La scoperta più recente, pubblicata su Astronomy & Astrophysics (disponibile in versione integrale in PDF da questa pagina), arriva da un gruppo di fisici solari guidati da Laurent Gizon, del Max Planck Institute for Solar System Research (MPS): i ricercatori hanno scoperto vibrazioni con periodi molto lunghi che coinvolgono il Sole nella sua globalità e con periodi paragonabili a quello di rotazione del Sole (27 giorni). Tali vibrazioni appaiono sulla superficie della nostra stella come enormi vortici che si muovono con velocità dell'ordine dei cinque chilometri all'ora.
 
Nel video qui sopra: illustrazione dei dati e del modello di studio delle gigantesche onde di materiale che percorrono la superficie del Sole; i suoni sono stati ottenuti spostando la frequenza dell'onda nella gamma udibile all'orecchio umano.

La scoperta è emersa da uno studio di dati ottenuti dalla sonda Solar Dynamics Observatory (SDO) della NASA, raccolti in un arco di tempo di circa dieci anni, e con l'aiuto di complesse simulazioni gli scienziati hanno anche dimostrato che quelle vibrazioni sono dovute alla rotazione differenziale del Sole. La nostra stella, infatti, ruota con velocità diverse tra i poli e l'equatore, perché non è un corpo solido come la Terra, che compie uniformemente una rotazione intorno a se stessa, ma è un corpo gassoso. Secondo i ricercatori, lo studio di queste vibrazioni aiuterà a studiare la struttura del Sole e le sue dinamiche.

Il Sole, il 23 luglio 2021.
Il Sole, il 23 luglio 2021. © SDO / AIA

Come una campana. Altre vibrazioni, come fossero suoni di una campana che vibra, sono note fin dagli anni '60: a produrle sono correnti di plasma (gas ad altissima temperatura), vicino alla superficie, che producono vere e proprie onde acustiche con periodi di circa cinque minuti e che rimangono intrappolate all'interno del Sole. Con l'aiuto di telescopi terrestri e spaziali, queste rapide oscillazioni sono state osservate in continuo dalla metà degli anni '90. Proprio come i sismologi usano i terremoti per esplorare l'interno della Terra, grazie a quelle vibrazioni gli eliosismologi hanno fatto importanti passi in avanti nella comprensione della struttura e delle dinamiche solari. Uno dei grandi successi dell'eliosismologia fu infatti la mappatura della rotazione del Sole in funzione della profondità e della latitudine.

Previsioni confermate. È da oltre quarant'anni che i fisici solari hanno previsto che le stelle dovessero avere anche oscillazioni con periodi significativamente più lunghi, ma fino a oggi non erano state identificate sul Sole: lo studio di Gizon e colleghi conferma quelle previsioni. «Le vibrazioni di lungo periodo dipendono dalla rotazione del Sole», afferma Gizon, «ma per identificarle è stato necessario misurare i movimenti orizzontali sulla superficie della nostra stella per molti anni - compito reso possibile dalle osservazioni in continuo con l'Heliosismic and Magnetic Imager dell'SDO.»

Nel corso dello sudio, oltre alle vibrazioni a lungo periodo, sono state rilevate anche alcune dozzine altre vibrazioni, ognuna con un suo proprio periodo vibrazionale, e sono state confermate le onde di Rossby, identificate sulla superficie del Sole nel 2017 da un altro team di ricercatori (lo studio su Nature). «I modelli computazionali ci hanno consentito di "vedere" all'interno del Sole e di formulare ipotesi consistenti sulla struttura tridimensionale delle vibrazioni», conclude Kiran Jain (National Solar Observatory, USA): «scoprire e studiare un nuovo tipo di vibrazione solare è di grandissimo interesse, perché ci consente di formulare deduzioni su proprietà complesse e poco note della nostra stella, come la forza del motore convettivo - che fa risalire materiale dalle profondità del Sole verso la superficie e che controlla i grandi movimenti che avvengono al suo interno».

30 luglio 2021 Luigi Bignami
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