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    Dietro gli ululati del vento solare, cinguettii silenziosi rivelano le sue origini

    Credito:NASA/Laboratorio di ricerca navale/Parker Solar Probe

    C'è un vento che emana dal sole, e soffia non come un fischio sommesso ma come l'urlo di un uragano.

    fatto di elettroni, protoni, e ioni più pesanti, il vento solare attraversa il sistema solare a circa 1 milione di miglia all'ora, barcollando su tutto ciò che incontra. Eppure attraverso il ruggito del vento, La sonda solare Parker della NASA può sentire piccoli cinguettii, squittii, e fruscii che alludono alle origini di questo vento misterioso e sempre presente. Ora, il team del Laboratorio di Fisica Applicata Johns Hopkins, che ha progettato, costruito, e gestisce la Parker Solar Probe per la NASA, sta avendo la prima possibilità di sentire quei suoni, pure.

    "Stiamo guardando il giovane vento solare che nasce intorno al sole, "dice Nour Raouafi, scienziato del progetto di missione per la sonda solare Parker. "Ed è completamente diverso da quello che vediamo qui vicino alla Terra".

    Gli scienziati hanno studiato il vento solare per più di 60 anni, ma sono ancora perplessi su molti dei suoi comportamenti. Per esempio, mentre sanno che proviene dall'atmosfera esterna di milioni di gradi del sole chiamata corona, il vento solare non rallenta quando lascia il sole, accelera, e ha una sorta di riscaldatore interno che gli impedisce di raffreddarsi mentre sfreccia nello spazio. Con la crescente preoccupazione per la capacità del vento solare di interferire con i satelliti GPS e interrompere le reti elettriche sulla Terra, è indispensabile capirlo meglio.

    A soli 17 mesi dal lancio della sonda e dopo tre orbite intorno al sole, Parker Solar Probe non ha deluso la sua missione.

    "Ci aspettavamo di fare grandi scoperte perché stiamo andando in un territorio inesplorato, " Dice Raouafi. "Ciò che stiamo effettivamente vedendo è al di là di qualsiasi cosa si possa immaginare".

    I ricercatori sospettavano che le onde di plasma all'interno del vento solare potessero essere responsabili di alcune delle strane caratteristiche del vento. Proprio come le fluttuazioni della pressione atmosferica causano venti che spingono le onde ondeggianti sull'oceano, le fluttuazioni nei campi elettrici e magnetici possono causare onde che rotolano attraverso nuvole di elettroni, protoni, e altre particelle cariche che compongono il plasma che si allontana dal sole. Le particelle possono cavalcare queste onde di plasma proprio come un surfista cavalca un'onda oceanica, spingendoli a velocità più elevate.

    "Le onde plasmatiche giocano sicuramente un ruolo nel riscaldamento e nell'accelerazione delle particelle, " Dice Raouafi. Gli scienziati semplicemente non sanno quanto di una parte. È qui che entra in gioco Parker Solar Probe.

    Lo strumento FIELDS della navicella può intercettare le fluttuazioni elettriche e magnetiche causate dalle onde di plasma. Può anche "sentire" quando le onde e le particelle interagiscono tra loro, registrando informazioni sulla frequenza e sull'ampiezza di queste onde di plasma che gli scienziati possono quindi riprodurre come onde sonore. E si traduce in alcuni suoni sorprendenti.

    Prendere, Per esempio, onde in modalità whistler. Questi sono causati da elettroni energetici che esplodono dalla corona del sole. Questi elettroni seguono le linee del campo magnetico che si estendono dal sole fino al bordo più lontano del sistema solare, girando intorno a loro come se stessero cavalcando una giostra. Quando la frequenza di un'onda di plasma corrisponde alla frequenza di rotazione di quegli elettroni, si amplificano a vicenda. E sembra una scena di "Star Wars".

    "Alcune teorie suggeriscono che parte dell'accelerazione del vento solare sia dovuta a questi elettroni in fuga, "dice Davide Malaspina, un membro del team FIELDS e un assistente professore presso l'Università del Colorado, Masso, e il Laboratorio di Fisica dell'Atmosfera e dello Spazio. Aggiunge che gli elettroni potrebbero anche essere un indizio fondamentale per comprendere un processo che riscalda il vento solare.

    C'è un vento che emana dal Sole. Soffia non come un fischio sommesso, ma come l'urlo di un uragano. fatto di elettroni, protoni e ioni più pesanti, il vento solare attraversa il sistema solare a circa 1 milione di mph (1,6 milioni di km/h), barcollando su tutto ciò che incontra. Eppure attraverso il ruggito del vento, La sonda solare Parker della NASA sente i piccoli cinguettii, scricchiolii e fruscii che suggeriscono l'origine di questo vento misterioso e sempre presente. Lo strumento FIELDS della navicella può intercettare le fluttuazioni elettriche e magnetiche causate dalle onde di plasma. La Parker Solar Probe può “sentire” quando le onde e le particelle interagiscono tra loro, registrando informazioni sulla frequenza e sull'ampiezza di queste onde di plasma che gli scienziati potrebbero quindi riprodurre come onde sonore. E si traduce in alcuni suoni sorprendenti. Credito:Laboratorio di fisica applicata JHU

    "Possiamo usare le osservazioni di queste onde per tornare indietro e sondare la fonte di questi elettroni nella corona, "dice Malaspina.

    Un altro esempio sono le onde dispersive, che passano rapidamente da una frequenza all'altra mentre si muovono attraverso il vento solare. Questi cambiamenti creano una sorta di "cinguettio" che suona come il vento che soffia su un microfono. Sono rari vicino alla Terra, quindi i ricercatori credevano che non fossero importanti. Ma più vicino al sole, gli scienziati hanno scoperto, queste onde sono ovunque.

    "Queste onde non sono state rilevate nel vento solare prima, almeno non in grandi numeri, Spiega Malaspina. «Nessuno sa cosa provochi queste onde cinguettanti o cosa facciano per riscaldare e accelerare il vento solare. Questo è ciò che determineremo. Penso che sia incredibilmente eccitante".

    Raouafi ha commentato che vedere tutta questa attività delle onde molto vicino al sole è il motivo per cui questa missione è così critica. "Stiamo vedendo novità, primi comportamenti del plasma solare che non abbiamo potuto osservare qui sulla Terra, e stiamo vedendo che l'energia trasportata dalle onde viene dissipata da qualche parte lungo la strada, per riscaldare e accelerare il plasma."

    Ma non erano solo le onde di plasma che Parker Solar Probe ha sentito. Mentre sfrecciava attraverso una nuvola di polvere microscopica, gli strumenti dell'astronave hanno anche catturato un suono che ricordava le vecchie interferenze televisive. Quel suono statico è in realtà centinaia di impatti microscopici che accadono ogni giorno:la polvere degli asteroidi dilaniati dalla gravità e dal calore del sole e le particelle strappate via dalle comete colpiscono la navicella a velocità vicine a un quarto di milione di miglia all'ora. Mentre Parker Solar Probe attraversa questa nuvola di polvere, l'astronave non si limita a schiantarsi contro queste particelle, le cancella. Gli atomi di ogni granello si disintegrano in elettroni, protoni, e altri ioni in un mini soffio di plasma che lo strumento FIELDS può "sentire".

    Ogni collisione, però, scheggia anche una piccola parte dell'astronave.

    "Era ben inteso che ciò sarebbe accaduto, — dice Malaspina. — Quello che non si capiva era quanta polvere ci sarebbe stata.

    Gli ingegneri dell'APL hanno utilizzato modelli e osservazioni a distanza per stimare quanto grave potesse essere la situazione della polvere ben prima del lancio del veicolo spaziale. Ma in questo territorio inesplorato, il numero era destinato ad avere un certo margine di errore.

    James Kinnison, l'ingegnere del sistema di missione Parker Solar Probe presso APL, afferma che questa discrepanza nella densità della polvere è solo un motivo in più per cui la vicinanza della sonda al sole è così utile.

    "Abbiamo protetto quasi tutto dalla polvere, " dice Kinnison. E sebbene la polvere sia più densa del previsto, nulla in questo momento indica che l'impatto della polvere sia una preoccupazione per la missione, Aggiunge.

    Parker Solar Probe è programmato per compiere altre 21 orbite attorno al sole, usando cinque sorvoli di Venere per spingersi sempre più vicino alla stella. I ricercatori avranno l'opportunità di comprendere meglio come queste onde di plasma modificano il loro comportamento e di costruire un quadro evolutivo più completo del vento solare.


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