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    Primi piani del sole

    L'Extreme Ultraviolet Imager (EUI) sulla navicella spaziale Solar Orbiter dell'ESA ha scattato queste immagini il 30 maggio 2020. Mostrano l'aspetto del sole a una lunghezza d'onda di 17 nanometri, che si trova nella regione ultravioletta estrema dello spettro elettromagnetico. Le immagini a questa lunghezza d'onda rivelano l'atmosfera superiore del sole, la corona, con una temperatura di circa un milione di gradi. Credito:[meno] Solar Orbiter/EUI Team (ESA e NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, RAPINARE, UCL/MSSL

    A pochi mesi dal lancio, Il Solar Orbiter dell'ESA ha catturato immagini del sole da una distanza precedentemente irraggiungibile. Tra l'altro, queste immagini rivelano strutture nell'atmosfera solare che potrebbero essere interpretate come i cosiddetti nanoflares, scariche di radiazioni molto piccole. Le immagini dei sei strumenti di telerilevamento pubblicate oggi sono state scattate nei giorni precedenti e successivi al 15 giugno, quando il veicolo spaziale ha raggiunto il punto più vicino al sole sulla sua orbita attuale. Solo 77 milioni di chilometri separavano la sonda dalla nostra stella. Sebbene questa prima fase di missione sia principalmente finalizzata alla messa in servizio degli strumenti, i dati forniscono già prove impressionanti della visione unica e completa del sole di Solar Orbiter, dai campi magnetici in superficie alle particelle che fluiscono nello spazio. L'Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare (MPS) in Germania è un partner importante della missione ed è coinvolto in modo significativo in quattro degli strumenti.

    Uno di questi strumenti è l'Extreme Ultraviolet Imager (EUI), al quale l'MPS ha contribuito con uno dei tre telescopi. Lo strumento esamina diversi strati della corona, il caldo, atmosfera esterna del sole, che emette principalmente luce ultravioletta. Poiché la luce ultravioletta è in gran parte assorbita nell'atmosfera terrestre, non è disponibile nemmeno per i telescopi solari più potenti e più grandi della Terra. Perciò, L'EUI offre già la visione più nitida di questa regione solare.

    Nella luce ultravioletta particolarmente a onde corte, Le immagini EUI mostrano piccole, punti luminosi, poco più di 700 chilometri di diametro. Gli scienziati ritengono che sia possibile che si tratti dei cosiddetti nanoflares, versioni molto più piccole delle enormi esplosioni di radiazioni della nostra stella, che si estendono lontano nello spazio e possono avere un impatto anche sulla Terra. "Nelle immagini scattate da altre sonde spaziali abbiamo visto prima quelle più grandi di questi nanoflare", Scienziato MPS Dr. Udo Schühle, Co-investigatore principale dell'EUI, spiega. Però, gli scienziati sono ora sorpresi dalla frequenza con cui questo fenomeno sembra verificarsi. "Apparentemente, la corona è piena di così piccoli bagliori, "dice Schühle.

    Queste immagini solari sono state prodotte dall'imager ad alta risoluzione, HRI LYA telescopio, che fa parte dello strumento Extreme Ultraviolet Imager (EUI) sulla navicella spaziale Solar Orbiter dell'ESA. Le immagini mostrano l'atmosfera solare sotto la corona calda in una lunghezza d'onda di 121,6 nanometri. Questa sezione della bassa atmosfera del Sole ha una temperatura da circa diecimila a centomila gradi Kelvin. Il modello è prodotto da moti convettivi sotto, ma le singole caratteristiche luminose all'interno di questo modello possono corrispondere alle impronte delle strutture magnetiche più in alto nella corona. Credito:Solar Orbiter/EUI Team (ESA e NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, RAPINARE, UCL/MSSL

    Proprio per questo, i nanoflares potrebbero offrire una spiegazione per le temperature misteriosamente alte nella corona. A un milione di gradi, sono 200 volte superiori a quelli della fotosfera sottostante. Per capire cosa causa i nanoflares e come forniscono energia alla corona, è necessario esaminare strati più profondi. Tracce dei punti luminosi si possono trovare anche nelle immagini EUI della corona inferiore. Questa regione è ripresa da uno dei telescopi ad alta risoluzione dell'EUI, che è stato sviluppato e costruito in MPS.

    Ma come nascono questi fenomeni? Quali processi sulla superficie del sole sono responsabili? E che ruolo giocano i campi magnetici della nostra stella? Rispondere a queste domande è la forza di Solar Orbiter. Sei strumenti di imaging con un totale di dieci telescopi guardano in diversi strati del sole, dalla superficie visibile, attraverso la fotosfera e la corona, nella regione di transizione tra l'atmosfera solare e l'eliosfera interna. Quattro ulteriori strumenti, i cosiddetti strumenti in situ, misurare il vento solare nella posizione del veicolo spaziale. Più di ogni altra missione prima, Solar Orbiter è in grado di correlare tra loro tutte queste regioni e fenomeni, fornendo così una visione unica e completa del sole nel suo insieme.

    L'imager polarimetrico ed eliosismico (PHI) sviluppato e costruito presso MPS guarda in basso sulla superficie del sole. "Le strutture magnetiche sulla superficie del sole rivelate da PHI sono la forza trainante dietro tutti i processi osservati da Solar Orbiter negli strati solari esterni, " afferma il Direttore MPS Prof. Dr. Sami K. Solanki, Principal Investigator PHI. Dalla forza e dalla direzione dei campi magnetici sulla superficie solare, i ricercatori possono calcolare come i campi magnetici continuano negli strati esterni del sole. I primi calcoli di questo tipo sono già disponibili e possono aiutare a spiegare i processi osservati nella fotosfera e nella corona.

    Immagini dal Polarimetric and Heliosismic Imager (PHI). La colonna di sinistra mostra il sole in luce visibile. In alto:questa immagine è stata scattata il 18 giugno 2020 e mostra l'intero disco solare. Poiché il sole è attualmente piuttosto inattivo, non sono visibili macchie solari. Di seguito è riportato un primo piano ripreso dal telescopio PHI ad alta risoluzione del 28 maggio 2020. L'area ha una dimensione di circa 200.000 km x 200.000 km e si trova al centro del sole. L'immagine mostra il modello di granulazione del sole creato dal movimento del plasma caldo sotto la superficie visibile del sole. La colonna centrale mostra i campi magnetici del sole. La colonna di destra mostra la velocità con cui il plasma solare si avvicina o si allontana dall'osservatore. Il cambiamento dal blu al rosso all'interno delle immagini può essere spiegato dalla rotazione del sole. Credito:Solar Orbiter/PHI Team/ESA e NASA

    Le immagini PHI mostrano anche una regione attiva sulla superficie del sole. Tali regioni vicine di polarizzazione magnetica opposta sono spesso il punto di partenza per le macchie solari. A differenza della maggior parte delle sonde solari nello spazio che guardano il sole da una posizione vicina alla Terra, Solar Orbiter aveva già una prospettiva completamente nuova a quel tempo. Circa 70 gradi separavano la sonda dalla linea di vista tra il sole e la Terra. "Dalla Terra, questa regione attiva non era visibile, "dice Solanki.

    Nonostante questi primi risultati e successi, le immagini attuali non fanno ancora parte della campagna di misurazioni scientifiche di Solar Orbiter. Per gli strumenti di telerilevamento, questo non inizierà fino al 2022 a una distanza molto più breve dal sole. "Nelle ultime settimane, l'obiettivo principale è stato testare il comportamento dei nostri strumenti in condizioni spaziali reali, " spiega il dottor Johann Hirzberger, Scienziato operativo PHI. Oltre a PHI e EUI, si sono dimostrati validi anche gli altri due strumenti con la partecipazione di MPS. Anche lo Spectral Imager of the Coronal Environment (SPICE) e il Coronagraph Metis esaminano il caldo, guscio esterno del sole e fornire ulteriori pezzi del puzzle al quadro generale.

    "SPICE scansiona la corona pezzo per pezzo e scompone la luce ultravioletta catturata nelle sue singole lunghezze d'onda, " spiega lo scienziato MPS Prof. Dr. Hardi Peter, SPICE Co-investigatore principale. Ciò consente di trarre conclusioni sull'abbondanza di alcuni elementi nella corona. Queste indagini, pure, mostra la forza di Solar Orbiter. Lo strumento in situ Solar Wind Analyzer (SWA) analizza la frequenza degli stessi elementi nel vento solare. "Questo ci permette di capire cosa succede alle particelle nel loro cammino dalla corona nello spazio, "dice Pietro.

    Immagini scattate da PHI. L'immagine in alto a sinistra è stata scattata il 18 giugno 2020 utilizzando il telescopio PHI Full Disk. Mostra il sole come sembrerebbe ad occhio nudo. Attualmente la nostra stella più vicina è magneticamente tranquilla, il che significa che non ci sono macchie solari visibili. Questo non vuol dire che non ci siano campi magnetici che attraversano la superficie solare e l'atmosfera. L'immagine in basso a sinistra è stata scattata il 28 maggio 2020 con il PHI, Telescopio ad alta risoluzione. È un magnetogramma che copre un'area di circa 200.000 km x 200.000 km sulla superficie solare. Le piccole strutture viste sono regioni magnetiche di entrambe le polarità nord e sud, alcuni dei quali hanno dimensioni di qualche 1000 km. L'immagine in basso a destra mostra un'estrapolazione delle linee del campo magnetico emanate dalle strutture magnetiche nell'atmosfera solare superiore, che il telescopio EUI immagini. L'immagine in alto a destra mostra l'aspetto visibile di questa macchia sulla superficie del sole. Il modello di granulazione rappresenta i flussi su e giù di caldo, gas caricato elettricamente, noto come plasma, che si verifica sotto la superficie visibile del sole. Credito:Solar Orbiter/PHI Team/ESA e NASA

    Il coronografo Metis rende visibile la regione di transizione tra corona ed eliosfera interna. A differenza di altri coronografi nello spazio, lo strumento genera le immagini corrispondenti in pochi minuti e può quindi rivelare anche processi dinamici. "La nostra risoluzione spaziale supera già quella di altri coronografi nello spazio, " afferma lo scienziato MPS Dr. Luca Teriaca, Metis co-investigatore principale.

    Tutti gli strumenti stanno attualmente assistendo a un sole molto tranquillo. Solo nei prossimi anni, quando la nostra stella ha superato il suo attuale minimo di attività, si prevede che diventi di nuovo più dinamico. Gli strumenti di telerilevamento di Solar Orbiter inizieranno quindi la loro campagna scientifica e avranno quindi una visione unica dei fuochi d'artificio solari.


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