La navicella spaziale Solar Orbiter scopre piccoli aerei in grado di alimentare il vento solare

Agenzia spaziale europea/NASA La sonda spaziale Solar Orbiter ha rilevato un gran numero di piccoli getti di materiale che fuoriescono dall’atmosfera esterna del sole. Ogni getto dura dai 20 ai 100 secondi e poi si spegne plasma a circa 100 km/s (60 mph) o 360.000 km/h (220.000 mph). Questi getti potrebbero essere la tanto attesa fonte del vento solare.

Comprendere il vento solare

Il vento solare è costituito da particelle cariche note come plasma, che fuggono costantemente dal sole. Si diffonde verso l’esterno attraverso lo spazio interplanetario, schiantandosi contro qualsiasi cosa sul suo cammino. Quando il vento solare si scontra con il campo magnetico terrestre, produce l’aurora boreale.

Sebbene il vento solare sia una caratteristica fondamentale del sole, capire come e dove viene generato vicino al sole si è rivelato sfuggente ed è stato al centro degli studi per decenni. Ora, con la sua strumentazione superiore, Solar Orbiter ha fatto un importante passo avanti.

Questo mosaico di immagini mostra una moltitudine di minuscoli getti di materiale che fuoriescono dall’atmosfera esterna del sole. Le immagini provengono dalla sonda spaziale ESA/NASA Solar Orbiter. Appaiono come strisce scure sulla superficie del Sole in questo mosaico. Le immagini sono “negative”, il che significa che sebbene i getti siano mostrati come scuri, sono lampi luminosi sulla superficie del Sole. Credito immagine: ESA/NASA/Solar Orbiter/EUI Team; Ringraziamenti: Lakshmi Pradeep Cheetah, Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare, CC BY-SA 3.0 IGO

Immagini ad alta risoluzione della superficie solare

I dati provengono dall’Extreme Ultraviolet Imager Instrument (EUI) di Solar Orbiter. Le immagini del polo sud del sole, scattate dall’EUI il 30 marzo 2022, rivelano una serie di caratteristiche deboli e di breve durata associate a piccoli getti di plasma espulsi dall’atmosfera solare.

“Siamo stati in grado di rilevare questi minuscoli getti solo grazie alle immagini ad alta risoluzione e ad alta frequenza senza precedenti prodotte dall’EUI”, afferma Lakshmi Pradeep Chitta, Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare, Germania, e autore principale dell’articolo che descrive questo fenomeno. lavoro. . In particolare, le immagini sono state scattate nel canale ultravioletto estremo dell’imager ad alta risoluzione dell’EUI, che osserva il plasma solare ad una milionesima magnitudine ad una lunghezza d’onda di 17,4 nanometri.

Di particolare interesse è il fatto che l’analisi mostra che queste caratteristiche sono causate dall’espulsione di plasma dall’atmosfera solare.

Questo filmato è stato creato sulla base delle osservazioni effettuate dalla navicella spaziale ESA/NASA Solar Orbiter il 30 marzo 2022, tra le 04:30 e le 04:55. UTCÈ stato rilasciato in precedenza l’anno scorso. Mostra un foro coronale vicino al polo sud del sole. L’analisi successiva ha rivelato che durante l’osservazione sono stati lanciati molti piccoli aerei. Appaiono come piccoli lampi di luce che brillano sull’immagine. Ciascuno di essi espelle nello spazio particelle cariche, note come plasma. Il cerchio indica la dimensione della Terra rispetto alla scala. Credito immagine: ESA/NASA/Solar Orbiter/EUI Team; Ringraziamenti: Lakshmi Pradeep Cheetah, Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare

Strutture magnetiche e vento solare

I ricercatori sanno da decenni che gran parte del vento solare è associato a strutture magnetiche chiamate buchi coronali, regioni in cui il campo magnetico del sole non ritorna al sole. Invece, il campo magnetico si estende in profondità nel sistema solare.

Il plasma può fluire lungo linee di campo magnetico “aperte”, dirigendosi verso il sistema solare, creando il vento solare. Ma la domanda era: come è stato cotto il plasma?

L’ipotesi tradizionale era che, poiché la corona è calda, si espanderà naturalmente e una parte di essa fuggirà lungo le linee del campo. Ma queste nuove scoperte esaminano un buco coronale che si trovava al polo sud del Sole, e i singoli getti rilevati mettono in discussione l’ipotesi che il vento solare sia prodotto solo in un flusso continuo e costante.

“Una scoperta qui è che questo flusso non è molto uniforme, e l’ubiquità dei getti suggerisce che il vento solare proveniente dai buchi coronali potrebbe avere origine come un flusso molto sporadico”, afferma Andre Zhukov, Osservatorio reale del Belgio. , un collaboratore del lavoro che ha guidato la campagna di monitoraggio del Solar Orbiter.

La missione Solar Orbiter dell’Agenzia spaziale europea incontrerà il sole dall’interno dell’orbita di Mercurio nel suo punto più vicino. Fonte: medialab ESA/ATG

Analisi energetica dell’aeromobile

L’energia associata ad ogni singolo piano è piccola. All’estremità superiore dei fenomeni coronali ci sono i brillamenti solari di Classe X, mentre all’estremità inferiore ci sono quelli che vengono chiamati nanoflare. C’è un miliardo di volte più energia nel brillamento X che nel nanoflare. I minuscoli getti rilevati da Solar Orbiter sono meno energetici di questo, emanando circa mille volte meno energia di un nanoflare e dirigendo la maggior parte di quell’energia nell’espulsione del plasma.

La loro ubiquità, indicata dalle nuove osservazioni, indica che espellono gran parte della materia che vediamo nel vento solare. È possibile che ci siano eventi più piccoli e più frequenti che facciano di più.

“Penso che sia un passo importante per trovare qualcosa sul disco che sicuramente contribuisce al vento solare”, afferma David Bergmans, Osservatorio reale del Belgio e ricercatore principale dell’EUI.

Osservazioni future e implicazioni più ampie

Attualmente, il Solar Orbiter è ancora in orbita attorno al Sole vicino all’equatore. Quindi, in queste osservazioni, l’IUE guarda il Polo Sud da un angolo radente.

“È difficile misurare alcune delle proprietà di questi piccoli getti se osservati dal bordo, ma tra qualche anno li vedremo da una prospettiva diversa rispetto a qualsiasi altro telescopio o osservatorio, quindi questo dovrebbe aiutare molto entrambi, ” lui dice. Daniel Müller, scienziato del progetto ESA per il Solar Orbiter.

Questo perché man mano che la missione va avanti, lo farà anche la navicella spaziale La sua orbita viene gradualmente inclinata verso le regioni polari. Nel frattempo, l’attività sul Sole progredirà attraverso il ciclo solare e i buchi coronali inizieranno ad apparire a diverse latitudini, fornendo una nuova prospettiva unica.

Tutti i partecipanti saranno entusiasti di vedere quali nuove intuizioni potranno raccogliere poiché questo lavoro si estende ben oltre il nostro sistema solare.

Il Sole è l’unica stella di cui possiamo osservare l’atmosfera in modo così dettagliato, ma è probabile che lo stesso processo stia accadendo anche ad altre stelle. Ciò trasforma queste osservazioni nella scoperta di un processo astrofisico fondamentale.

Riferimento: “Picoflare Jets Powering the Solar Wind Emerging from a Coronal Hole on the Sun” di LP Chitta, AN Zhukov, D. Berghmans, H. Peter, S. Parenti, S. Mandal, R. Aznar Cuadrado, U. Schühle, L. Triaka, F. Osher, K. Barzynski, E. Buchlin, L. Harra, E. Kraaikamp, ​​​​DM Long, L. Rodriguez, C. Schwanitz, PJ Smith, C. Verbeeck e DB Seaton, 24 agosto 2023, disponibile qui. Scienze.
doi: 10.1126/science.ade5801

Solar Orbiter è una missione spaziale di cooperazione internazionale tra l’Agenzia spaziale europea e la NASA ed è gestita dall’Agenzia spaziale europea.