Mentre il mondo ha affrontato la pandemia di coronavirus, i ricercatori dell'Istituto di Astronomia dell'Università delle Hawaii (IfA) hanno lavorato duramente per studiare la corona solare, l'atmosfera più esterna del sole che si espande nello spazio interplanetario. Questo flusso di particelle cariche che si irradia dalla superficie del sole è chiamato vento solare e si espande fino a riempire l'intero sistema solare.

Le proprietà della corona solare sono una conseguenza del complesso campo magnetico del sole, che si produce nell'interno solare e si estende verso l'esterno. Un nuovo studio dello studente laureato IfA Benjamin Boe, pubblicato mercoledì, 3 giugno in Giornale Astrofisico , ha utilizzato le osservazioni dell'eclissi solare totale per misurare la forma del campo magnetico coronale con una risoluzione spaziale più elevata e su un'area più ampia che mai.

La corona si vede più facilmente durante un'eclissi solare totale, quando la luna si trova direttamente tra la Terra e il sole, bloccando la superficie luminosa del sole. I significativi progressi tecnologici degli ultimi decenni hanno spostato gran parte dell'attenzione sulle osservazioni spaziali a lunghezze d'onda della luce non accessibili dal suolo, o ai grandi telescopi terrestri come il Daniel K. Inouye Solar Telescope a Maui. Nonostante questi progressi, alcuni aspetti della corona possono essere studiati solo durante le eclissi solari totali.

Ecco perché il consulente di Boe ed esperto di ricerca coronale, Shadia Habbal, ha guidato un gruppo di cacciatori di eclissi facendo osservazioni scientifiche durante le eclissi solari per oltre 20 anni. I cosiddetti "sherpa del vento solare" viaggiano per il globo inseguendo eclissi solari totali, il trasporto di strumenti scientifici sensibili sugli aerei, elicotteri, macchine, e persino cavalli per raggiungere le posizioni ottimali. Queste osservazioni dell'eclissi solare hanno portato a scoperte importanti nello svelare alcuni dei segreti dei processi fisici che definiscono la corona.

"La corona è stata osservata con eclissi solari totali per oltre un secolo, ma mai prima d'ora le immagini dell'eclissi erano state usate per quantificare la sua struttura del campo magnetico, "ha spiegato Boe, "Sapevo che sarebbe stato possibile estrarre molte più informazioni applicando moderne tecniche di elaborazione delle immagini ai dati dell'eclissi solare". Boe ha tracciato il modello della distribuzione delle linee del campo magnetico nella corona, utilizzando un metodo di tracciamento automatico applicato alle immagini della corona scattate durante 14 eclissi negli ultimi due decenni. Questi dati hanno fornito la possibilità di studiare i cambiamenti nella corona durante due cicli magnetici di 11 anni del sole.

Boe ha scoperto che lo schema delle linee del campo magnetico coronale è altamente strutturato, con strutture viste in scala dimensionale fino al limite di risoluzione delle telecamere utilizzate per le osservazioni. Ha anche visto il modello cambiare con il tempo. Per quantificare questi cambiamenti, Boe ha misurato l'angolo del campo magnetico relativo alla superficie del sole.

Durante i periodi di minima attività solare, il campo della corona emanava quasi direttamente dal sole vicino all'equatore e ai poli, mentre è uscito da una varietà di angoli alle medie latitudini. Durante l'attività solare massima, d'altra parte, il campo magnetico coronale era molto meno organizzato e più radiale.

"Sapevamo che ci sarebbero stati cambiamenti nel ciclo solare, " ha rimarcato Boe, "ma non ci saremmo mai aspettati quanto fosse esteso e strutturato il campo coronale. I modelli futuri dovranno spiegare queste caratteristiche per comprendere appieno il campo magnetico coronale".

Questi risultati sfidano le attuali ipotesi utilizzate nella modellazione coronale, che spesso presumono che il campo magnetico coronale sia radiale oltre 2,5 raggi solari. Anziché, questo lavoro ha scoperto che il campo coronale era spesso non radiale ad almeno quattro raggi solari.

Questo lavoro ha ulteriori implicazioni in altre aree della ricerca solare, compresa la formazione del vento solare, che ha un impatto sul campo magnetico terrestre e può avere effetti sul suolo, come interruzioni di corrente.

"Questi risultati sono di particolare interesse per la formazione del vento solare. Indica che le idee principali su come modellare la formazione del vento solare non sono complete, e così la nostra capacità di prevedere e difenderci dal tempo spaziale può essere migliorata, " ha detto Bo.

Il team sta già pianificando le prossime spedizioni di eclissi, con il prossimo previsto per il Sud America nel dicembre di quest'anno.

I risultati sono pubblicati nel numero del 3 giugno del Giornale Astrofisico , e sono anche disponibili in formato prestampato su ArXiv.