Quattro anni fa, un team internazionale (USA, Giappone ed Europa) hanno condotto un esperimento spaziale suborbitale senza precedenti chiamato CLASP-1, motivato da indagini teoriche svolte presso l'IAC da Javier Trujillo Bueno e dal suo gruppo di ricerca. Dopo lo straordinario successo di quella missione, La NASA ha lanciato CLASP-2 da un centro di lancio vicino a Las Cruces (USA). CLASP-2 ha permesso di rilevare per la prima volta la polarizzazione prodotta da diversi meccanismi fisici nella radiazione ultravioletta più intensa emessa dagli atomi di magnesio ionizzato dell'atmosfera solare. La modellizzazione teorica di tali osservazioni pionieristiche aiuterà a decifrare i complessi campi magnetici della cromosfera solare.

"Se il Sole non avesse campi magnetici, indagheremmo su altri problemi di astrofisica, "dice Javier Trujillo Bueno, Professore di ricerca del CSIC presso l'IAC e uno dei quattro Principal Investigators di CLASP-1 e CLASP-2. Ma il Sole ha campi magnetici e per decifrare la loro intensità e geometria nell'atmosfera solare esterna (cromosfera, regione di transizione e corona) è uno dei problemi chiave per l'astrofisica. Tra gli altri motivi, i campi magnetici sono la causa dei fenomeni esplosivi che si verificano in tali regioni esterne dell'atmosfera solare. Le espulsioni di plasma magnetizzato che risultano da tali eventi possono disturbare seriamente la magnetosfera terrestre e quindi possono avere un impatto negativo sul nostro attuale mondo digitale con satelliti in orbita attorno alla Terra.

D'altra parte, il Sole rappresenta un laboratorio di fisica unico nel cosmo, perché per la sua relativa vicinanza possiamo studiare in dettaglio una moltitudine di fenomeni fisici e meccanismi che operano senza dubbio anche in altri plasmi astrofisici che sono molto più lontani da noi.

Campi magnetici

I campi magnetici delle strutture del plasma nelle regioni esterne dell'atmosfera solare sono molto sfuggenti. Non lasciano traccia nell'intensità della radiazione emessa dagli atomi. Fortunatamente, lasciano una firma della loro presenza nella polarizzazione della radiazione elettromagnetica emessa, una proprietà relativa all'orientamento della vibrazione del campo elettromagnetico dell'onda.

CLASP (Chromospheric LAyer Spectro-Polarimeter) è un progetto internazionale pionieristico concepito per misurare per la prima volta la polarizzazione della radiazione ultravioletta solare nelle righe spettrali più intense. Tale radiazione ultravioletta ha origine negli strati più esterni della cromosfera solare, molto vicino alla base della corona solare estremamente calda. In tali regioni esterne della cromosfera solare, la temperatura del plasma è già molto alta, quindi emette principalmente nella gamma dell'ultravioletto. Poiché l'atmosfera terrestre assorbe i raggi ultravioletti, è necessario osservarli ad altitudini superiori ai 100 chilometri dalla superficie terrestre. Questo può essere ottenuto solo con strumenti come il CLASP lanciato nello spazio da razzi suborbitali, o a bordo di telescopi spaziali.

Nel 2015, CLASP-1 ha aiutato ad osservare per la prima volta i segnali di polarizzazione lineare della radiazione spettrale ultravioletta più intensa prodotta dagli atomi di idrogeno della cromosfera solare, che era stato teoricamente previsto da Javier Trujillo Bueno e dal suo gruppo di ricerca. La modellazione teorica di tali dati senza precedenti ha prodotto nuove scoperte nella nostra capacità di sondare il magnetismo e la complessità geometrica della regione di transizione cromosfera-corona.

L'11 aprile 2019 CLASP-2 ha misurato per la prima volta la polarizzazione lineare e circolare nelle righe spettrali ultraviolette più intense prodotte dagli atomi di magnesio ionizzato nella cromosfera solare. Nel 2012, questi segnali di polarizzazione sono stati previsti teoricamente da Luca Belluzzi e Javier Trujillo Bueno, quando entrambi gli scienziati hanno lavorato insieme all'IAC.

CHIUSURA-2, lanciato da White Sands Missile Range (Nuovo Messico, STATI UNITI D'AMERICA), raggiunto i 300 km di altezza e, mentre si muove nella sua traiettoria parabolica, oltre 5 minuti osservato una regione attiva e una tranquilla regione dell'atmosfera solare. La qualità delle immagini della cromosfera solare, dove ha origine la radiazione ultravioletta osservata, e degli spettri di polarizzazione ottenuti, è eccellente. La polarizzazione della radiazione nelle linee di risonanza degli atomi di magnesio ionizzato è sensibile alla presenza di campi magnetici nella cromosfera solare.

Nei prossimi mesi, il team internazionale responsabile di questo nuovo progetto scientifico studierà in dettaglio i dati ottenuti da CLASP-2. Tra i membri del team ci sono altri scienziati del gruppo POLMAG dell'IAC:Tanausú del Pino Alemán (IAC), Andrés Asensio Ramos (IAC), Luca Belluzzi (Istituto Ricerche Solari Locarno, IRSOL), Ernest Alsina Ballester (IRSOL) e Jiri Stepan (Accademia delle Scienze della Repubblica Ceca). Questo gruppo di scienziati ha sviluppato nuove tecniche di trasferimento radiativo per interpretare le osservazioni spettropolarimetriche, come quelli ottenuti da CLASP-1 e CLASP-2.

"Speriamo che la modellizzazione teorica delle osservazioni spettropolarimetriche senza precedenti ottenute da CLASP-2 ci permetta di migliorare la nostra comprensione fisica dell'enigmatica cromosfera solare, " commenta Javier Trujillo Bueno poco prima di tornare in Spagna dagli USA.

CLASP-2 è una collaborazione internazionale guidata dal Marshall Space Flight Center della NASA (USA), l'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (Tokyo, Giappone), l'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC, Tenerife, Spagna) e l'Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS, Francia). Membri aggiuntivi sono l'Istituto Astronomico dell'Accademia delle Scienze della Repubblica Ceca, l'Istituto Ricerche Solari Locarno (Svizzera), Laboratorio solare e di astrofisica Lockheed Martin (USA), Università di Stoccolma (Svezia) e Rosseland Center for Solar Physics (Norvegia).