Per decenni, gli scienziati si sono interrogati su un paradosso significativo: come l’atmosfera esterna del sole, la corona, sia molto più calda – milioni di gradi – della sua superficie visibile, che è di circa 9.932 gradi Fahrenheit (5.500 gradi Celsius). Ora, utilizzando il telescopio solare più potente del mondo, i ricercatori hanno osservato la torsione delle onde magnetiche, una scoperta che potrebbe aiutare a svelare questo mistero di vecchia data.
La scoperta delle onde torsionali di Alfvén
Il gruppo di ricerca, utilizzando i dati del telescopio solare Daniel K. Inouye alle Hawaii, ha osservato direttamente le torsioni magnetiche su piccola scala del sole, in particolare le onde torsionali di Alfvén. Queste onde, previste nel 1942 dal premio Nobel svedese Hannes Alfvén, sono disturbi magnetici che viaggiano attraverso il plasma solare, un gas surriscaldato e carico elettricamente. Mentre versioni più grandi di queste onde sono state precedentemente collegate ai brillamenti solari, queste onde più piccole e tortuose costanti sono rimaste finora sfuggenti.
“Questa scoperta segna la fine di una ricerca decennale di queste onde, le cui origini risalgono agli anni ’40”, ha affermato Richard Morton, professore alla Northumbria University nel Regno Unito, che ha condotto lo studio.
Perché queste onde sono importanti: il puzzle del riscaldamento solare
Gli scienziati sospettavano da tempo che queste onde su piccola scala potessero trasferire continuamente energia dalla superficie del sole alla sua atmosfera. Questo processo alimenterebbe il vento solare e, in modo critico, riscalderebbe la corona alle sue incredibili temperature. I risultati offrono un forte supporto ai modelli teorici che tentano di spiegare come la turbolenza magnetica trasporta e dissipa l’energia all’interno dell’atmosfera superiore del sole. Avere osservazioni dirette consente ai ricercatori di testare questi modelli rispetto a ciò che effettivamente osservano.
Osservazioni del sole senza precedenti
Per arrivare alle conclusioni, il team di Morton ha utilizzato il telescopio solare Inouye, che cattura le immagini del sole con la più alta risoluzione mai ottenute. La larghezza di quattro metri del telescopio consente il rilevamento di deboli spostamenti della luce, rivelando come il plasma scorre attraverso la corona con un dettaglio senza precedenti.
Durante la fase di messa in servizio del telescopio nell’ottobre 2023, il team ha monitorato gli atomi di ferro riscaldati fino alla sorprendente temperatura di 1,6 milioni di gradi Celsius e ha osservato deboli spostamenti del rosso e del blu sui lati opposti dei circuiti magnetici. Questi spostamenti sono il segno distintivo delle onde tortuose di Alfvén.
La Tecnica: Spettroscopia e Movimento Nascosto
La torsione delle linee del campo magnetico del sole è sottile, rendendo difficile il rilevamento diretto nelle immagini. Pertanto, il team ha utilizzato una tecnica chiamata spettroscopia, che misura il modo in cui il gas caldo si muove verso o lontano dalla Terra. Questo movimento altera sottilmente il colore della luce – rosso quando ci si allontana, blu quando ci si avvicina – rivelando così il disegno tortuoso nascosto nell’atmosfera del sole.
“Il movimento del plasma nella corona solare è in gran parte dominato da movimenti oscillanti”, ha spiegato Morton. “Ho dovuto sviluppare un modo per rimuovere l’oscillazione e isolare e identificare la torsione.”
I risultati: movimento costante e trasferimento di energia
I risultati rivelano che anche nelle regioni più tranquille del sole, la corona è piena di onde torsionali di Alfvén. Queste onde ruotano costantemente le linee del campo magnetico del sole, trasportando energia verso l’alto attraverso gli strati solari. Questo trasporto di energia dalla bassa atmosfera alla corona si traduce infine in un rilascio di calore, fornendo nuove intuizioni sul mistero della corona solare che è significativamente più calda della sua superficie.
Per Morton e i suoi colleghi, questa rilevazione a lungo ricercata apre nuove strade di indagine su come queste onde si propagano e, in ultima analisi, dissipano l’energia all’interno della corona.
La scoperta rappresenta un significativo passo avanti nella comprensione delle complesse dinamiche del Sole e della sua atmosfera, promettendo di far luce su uno degli enigmi più duraturi della fisica solare.
