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Spazio, l’atmosfera del Sole è più bollente della superficie: Solar Orbiter svela un nuovo tassello

La navicella dell’Esa compie un ‘allineamento cosmico’ con la navicella Nasa Parker Solar Probe, grazie a questa ‘ginnastica spaziale’ gli scienziati ad un passo dal risolvere il mistero

 

Arriva dalla sonda europea Solar Orbiter dell’Esa un nuovo importante tassello per risolvere un mistero vecchio di 65 anni sul Sole: l’atmosfera della nostra stella maggiore è più bollente della sua superficie, è calda un milione di gradi, 150 volte più della superficie del Sole.

Le nuove informazioni

Le nuove informazioni – nuove misurazioni delle proprietà dell’atmosfera del Sole – sono arrivate grazie ad un allineamento cosmico fra la navicella Solar Orbiter dell’Esa e la Parker Solar Probe della Nasa.

Un po’ di ‘ginnastica spaziale’ che ha dato alla navicella europea dell’Esa e a quella della Nasa la possibilità di realizzare una “misurazione innovativa” che ha portato gli scienziati ad essere, ormai, ad un passo dalla soluzione del mistero.

Ad annunciare il nuovo traguardo è stata l’Agenzia Spaziale Europea. L’atmosfera del Sole, ricordano gli scienziati dell’Esa, è chiamata corona, è costituita da un gas elettricamente carico noto come plasma ed ha una temperatura di circa un milione di gradi Celsius. Ed è proprio la sua temperatura un mistero ancora irrisolto perché la superficie del Sole è ‘solo’ a circa 6000 gradi.

Le delicate manovre di ‘ginnastica spaziale’ che hanno reso possibile l’allineamento di Solar Orbiter con Parker Solar Probe sono state realizzate anche grazie a tecnologia italiana, i sensori d’assetto di Leonardo a bordo di entrambe le missioni che, come bussole dello spazio, aiutano sonde e satelliti ad orientarsi e mantenere l’assetto corretto.

Italiano è anche il sofisticato strumento Metis di Solar Orbiter realizzato per l’Agenzia Spaziale Italiana da Thales Alenia Space e OHB Italia. Italiano è lo scienziato Daniele Telloni, ricercatore dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) presso l’Osservatorio Astrofisico di Torino, che ha guidato lo studio pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal Letters e che fa parte del team che lavora sullo strumento Metis di Solar Orbiter.

Metis è un coronografo che blocca la luce proveniente dalla superficie del Sole e scatta foto della corona: è lo strumento perfetto da utilizzare per misurazioni su larga scala.  

 

Gli scienziati ricordano che la corona del Sole dovrebbe essere più fredda della superficie perché l’energia del Sole proviene dalla fornace nucleare nel suo nucleo, e le cose diventano naturalmente più fredde quanto più sono lontane da una fonte di calore.

Eppure la corona è più di 150 volte più calda della superficie. Deve essere in funzione un altro metodo per trasferire energia nel plasma, ma quale?

Da tempo si sospettava che la turbolenza nell’atmosfera solare potesse provocare un riscaldamento significativo del plasma nella corona, ma quando si tratta di studiare questo fenomeno, i fisici solari si imbattono in un problema pratico: è impossibile raccogliere tutti i dati di cui hanno bisogno con un solo veicolo spaziale.

Esistono due modi per studiare il Sole: il telerilevamento e le misurazioni in situ.

L’Esa spiega che nel telerilevamento la navicella spaziale viene posizionata a una certa distanza e utilizza telecamere per osservare il Sole e la sua atmosfera a diverse lunghezze d’onda.

Per le misurazioni in situ, la navicella spaziale vola attraverso la regione che vuole indagare ed effettua misurazioni delle particelle e dei campi magnetici in quella parte dello spazio. Ed entrambi gli approcci hanno i loro vantaggi.

Il telerilevamento mostra i risultati su larga scala ma non i dettagli dei processi che avvengono nel plasma. Nel frattempo, le misurazioni in situ forniscono informazioni altamente specifiche sui processi su piccola scala nel plasma, ma non mostrano come ciò influisca su larga scala.

Insomma per avere il quadro completo, sono necessarie due navicelle spaziali. Questo è esattamente ciò che i fisici solari hanno attualmente potuto fare grazie alla navicella spaziale Solar Orbiter guidata dall’Esa e della Parker Solar Probe della Nasa.

Solar Orbiter

Solar Orbiter è progettato per avvicinarsi il più possibile al Sole ed eseguire comunque operazioni di telerilevamento, insieme a misurazioni in situ. Parker Solar Probe rinuncia in gran parte al rilevamento remoto del Sole stesso per avvicinarsi ancora di più per le sue misurazioni in situ.  

Ma per sfruttare appieno i loro approcci complementari, la navicella solare Parker Solar Probe avrebbe dovuto trovarsi nel campo visivo di uno degli strumenti di Solar Orbiter, in questo modo Solar Orbiter avrebbe potuto registrare le conseguenze su larga scala di ciò che Parker Solar Probe stava misurando in situ.

Daniele Telloni, ricercatore presso l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) presso l’Osservatorio Astrofisico di Torino, fa parte del team dietro lo strumento Metis di Solar Orbiter. Metis è un coronografo che blocca la luce proveniente dalla superficie del Sole e scatta foto della corona.

È lo strumento perfetto da utilizzare per misurazioni su larga scala e così Daniele ha iniziato a cercare i tempi in cui Parker Solar Probe si sarebbe allineato alla sonda dell’Esa.

Telloni ha scoperto che il 1° giugno 2022 i due veicoli spaziali si sarebbero trovati nella configurazione orbitale corretta, o quasi. Essenzialmente, Solar Orbiter avrebbe guardato il Sole e Parker Solar Probe sarebbe stato appena di lato, incredibilmente vicino ma appena fuori dal campo visivo dello strumento Metis.

Mentre Daniele osservava il problema, si è reso conto che tutto ciò che sarebbe servito per portare in una posizione favorevole la Parker Solar Probe: un po’ di ginnastica spaziale con Solar Orbiter, una rotazione di 45 gradi per poi puntarla leggermente lontano dal Sole.

Ma ogni manovra di una missione spaziale è attentamente pianificata in anticipo, i veicoli spaziali sono progettati per puntare solo in direzioni molto specifiche, specialmente quando devono affrontare il temibile calore del Sole.

Dunque c’era il grande dubbio se il team operativo del veicolo spaziale avrebbe autorizzato questa manovra. Una vera deviazione. Ma subito è apparso chiaro a tutti i team di ricerca il potenziale ritorno scientifico e la decisione è stata netto ‘Sì’ alla manovra.

Il rollio e la puntata offset sono così andati avanti, la Parker Solar Probe è entrata nel campo visivo e insieme alla navicella spaziale ha prodotto le prime misurazioni simultanee della configurazione su larga scala della corona solare e delle proprietà microfisiche del plasma. “Questo lavoro è il risultato del contributo di moltissime persone” ha tenuto a chiarire Daniele Telloni che ha guidato l’analisi dei set di dati.

Lavorando insieme, i team di ricerca Esa e Nasa sono stati in grado di effettuare la prima stima combinata osservativa e in situ del tasso di riscaldamento coronale. La possibilità di utilizzare sia Solar Orbiter che Parker Solar Probe ha davvero aperto una dimensione completamente nuova in questa ricerca” ha commentato Gary Zank dell’Università dell’Alabama, a Huntsville (Usa), coautore dell’articolo.

Confrontando la velocità appena misurata con le previsioni teoriche fatte dai fisici solari nel corso degli anni, Daniele Telloni ha dimostrato che i fisici solari avevano quasi certamente ragione nell’identificare la turbolenza come un modo per trasferire energia.

(di Andreana d’Aquino)  

Fonte: Adnkronos | riproduzione riservata 

Foto: Solar Orbiter dell’ESA. “Crediti: Work performed by ATG medialab under contract for ESA, CC BY-SA 3.0 IGO)

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