Gli ultimi risultati di Solar Orbiter mostrano che la missione sta effettuando i primi collegamenti diretti tra gli eventi sulla superficie solare e ciò che sta accadendo nello spazio interplanetario intorno alla navicella spaziale. Ci sta anche dando nuove intuizioni sui "fuochi da campo" solari, "tempo spaziale e comete che si disintegrano.

"Non potrei essere più soddisfatto delle prestazioni di Solar Orbiter e dei vari team che lo mantengono operativo e dei suoi strumenti, "dice Daniel Müller, Scienziato del progetto ESA Solar Orbiter.

"Quest'anno è stato un vero lavoro di squadra in circostanze difficili, e ora stiamo iniziando a vedere che questi sforzi stanno davvero dando i loro frutti".

I 10 strumenti scientifici di Solar Orbiter sono divisi in due gruppi. Ci sono sei telescopi di telerilevamento, e quattro strumenti in situ. Gli strumenti di telerilevamento guardano il sole e la sua atmosfera estesa, la corona. Gli strumenti in situ misurano le particelle intorno al veicolo spaziale, che sono stati rilasciati dal sole e sono conosciuti come il vento solare, insieme ai suoi campi magnetici ed elettrici. Tracciare l'origine di tali particelle e campi fino alla superficie solare è uno degli obiettivi chiave di Solar Orbiter.

Durante il primo passaggio ravvicinato del sole di Solar Orbiter, che ha avuto luogo il 15 giugno e ha visto la navicella avvicinarsi a 77 milioni di chilometri, sia il telerilevamento che gli strumenti in situ stavano registrando i dati.

Impronte del vento solare

I dati di Solar Orbiter hanno permesso di calcolare la regione di origine del vento solare che colpisce il veicolo spaziale, e identificare questa "impronta" nelle immagini del telerilevamento. In un esempio studiato nel giugno 2020, l'impronta è vista al bordo di una regione chiamata 'foro coronale, "dove il campo magnetico del sole si estende nello spazio, permettendo al vento solare di fluire.

Anche se il lavoro è preliminare, è ancora al di là di tutto ciò che è stato possibile finora.

"Non siamo mai stati in grado di eseguire una mappatura così accurata prima d'ora, "dice Tim Horbury, Collegio Imperiale, Londra, e presidente del gruppo di lavoro in situ di Solar Orbiter.

Fisica del falò

Solar Orbiter ha anche nuove informazioni sui "fuochi da campo" del sole che hanno catturato l'attenzione del mondo all'inizio di quest'anno.

Le prime immagini della missione hanno mostrato una moltitudine di quelle che sembravano piccole eruzioni solari che esplodevano sulla superficie del sole. Gli scienziati li hanno chiamati fuochi da campo perché l'energia esatta associata a questi eventi non è ancora nota. Senza l'energia, non è ancora chiaro se siano lo stesso fenomeno di altri eventi eruttivi su scala minore che sono stati osservati da altre missioni. Ciò che rende tutto così allettante è che da tempo si pensava che esistessero "nano-flare" su piccola scala sul sole, ma non abbiamo mai avuto i mezzi per vedere eventi così piccoli prima d'ora.

"I fuochi da campo potrebbero essere i nano-bagliori che stiamo cercando con Solar Orbiter, "dice Frédéric Auchère, Istituto di Astrofisica Spaziale, Orsay, Francia, e presidente del gruppo di lavoro sul telerilevamento di Solar Orbiter.

Questo è importante perché si teorizza che i nano-bagliori siano responsabili del riscaldamento della corona, l'atmosfera esterna del sole. Il fatto che la corona si trovi a circa un milione di gradi Celsius mentre la superficie è solo a circa 5000 gradi è ancora oggi uno dei problemi più sconcertanti della fisica solare. Indagare su questo mistero è uno degli obiettivi scientifici chiave di Solar Orbiter.

Per esplorare l'idea, i ricercatori hanno analizzato i dati dello strumento SPICE (Spectral Imaging of the Coronal Environment) di Solar Orbiter. SPICE è progettato per rivelare la velocità del gas sulla superficie solare. Ha dimostrato che ci sono effettivamente eventi su piccola scala in cui il gas si muove con una velocità significativa, ma non è ancora stata fatta la ricerca di una correlazione con i fuochi da campo.

"Proprio adesso, abbiamo solo i dati di messa in servizio, scattate quando le squadre stavano ancora imparando i comportamenti dei loro strumenti nello spazio, e i risultati sono molto preliminari. Ma chiaramente, vediamo cose molto interessanti, " dice Frédéric. "Solar Orbiter è tutto incentrato sulla scoperta, e questo è molto eccitante".

Surfare la coda di una cometa

Oltre ai progressi verso gli obiettivi scientifici pianificati di Solar Orbiter, c'è stata anche una scienza fortuita dalla navicella spaziale.

Poco dopo il lancio di Solar Orbiter, è stato notato che sarebbe volato a valle della cometa ATLAS, passando per le sue due code. Sebbene Solar Orbiter non sia stato progettato per un tale incontro, e non doveva prendere dati scientifici in questo momento, gli esperti della missione hanno lavorato per garantire che tutti gli strumenti in situ registrassero l'incontro unico.

Ma la Natura aveva un altro trucco da giocare:la cometa si è disintegrata prima che l'astronave si avvicinasse. Così, invece dei forti segnali sperati dalle code, era del tutto possibile che l'astronave non vedesse nulla.

Non era così. Solar Orbiter ha visto le firme nei dati della cometa ATLAS, ma non il tipo di cose che gli scienziati normalmente si aspetterebbero. Invece di un forte, incrocio a coda singola, la navicella ha rilevato numerosi episodi di onde nei dati magnetici. Ha anche rilevato la polvere nelle chiazze. Questo è stato probabilmente rilasciato dall'interno della cometa mentre si divideva in tanti piccoli pezzi.

"Questa è la prima volta che viaggiamo essenzialmente attraverso la scia di una cometa che si è disintegrata, " dice Tim. "Ci sono molti dati davvero interessanti lì, ed è un altro esempio del tipo di scienza fortuita di alta qualità che possiamo fare con Solar Orbiter".

Tempo spaziale invisibile

Solar Orbiter ha misurato il vento solare per gran parte del suo tempo nello spazio, registrando una serie di espulsioni di particelle dal sole. Quindi, il 19 aprile, un'espulsione di massa coronale particolarmente interessante ha attraversato Solar Orbiter.

Un'espulsione di massa coronale, o ECM, è un grande evento meteorologico spaziale, in cui miliardi di tonnellate di particelle possono essere espulse dall'atmosfera esterna del sole. Durante questo particolare ECM, che esplose dal sole il 14 aprile, Solar Orbiter si trovava a circa il venti percento della distanza tra la Terra e il Sole.

Solar Orbiter non è stata l'unica navicella spaziale ad aver osservato questo evento. La missione BepiColombo Mercury dell'ESA stava volando vicino alla Terra in quel momento. C'era anche un'astronave solare della NASA chiamata STEREO situata a circa novanta gradi dalla linea diretta Sole-Terra, e guardando direttamente attraverso l'area dello spazio che il CME ha attraversato. Ha visto l'impatto del CME su Solar Orbiter e poi su BepiColombo e sulla Terra. La combinazione delle misurazioni di tutti i diversi veicoli spaziali ha permesso ai ricercatori di studiare davvero il modo in cui si è evoluta l'espulsione della massa coronale mentre viaggiava nello spazio.

Questo è noto come scienza multipunto e grazie al numero di veicoli spaziali ora nel sistema solare interno, diventerà uno strumento sempre più potente nella nostra ricerca per comprendere il vento solare e il clima spaziale.

"Possiamo guardarlo a distanza, possiamo misurarlo in situ e possiamo vedere come cambia una CME mentre viaggia verso la Terra, "dice Tim.

Forse altrettanto intrigante dell'astronave che ha assistito all'evento, erano quelli che non lo facevano. La navicella spaziale ESA-NASA SOHO, che si trova di fronte alla Terra e osserva costantemente il sole per eruzioni come questa, appena registrato. Ciò colloca l'evento del 19 aprile in una rara classe di eventi meteorologici spaziali, definito un CME invisibile. Lo studio di questi eventi più sfuggenti ci aiuterà a comprendere più completamente il clima spaziale.

Negli anni a venire, le opportunità per la scienza multipunto aumenteranno. Il 27 dicembre, Solar Orbiter completerà il suo primo sorvolo di Venere. Questo evento utilizzerà la gravità del pianeta per avvicinare la navicella al sole, mettendo Solar Orbiter in una posizione ancora migliore per le misurazioni congiunte con Parker Solar Probe della NASA, che completerà anche due sorvoli di Venere nel 2021.

Poiché Parker effettua misurazioni in situ dall'interno dell'atmosfera solare, Solar Orbiter scatterà immagini della stessa regione. Insieme, i due veicoli spaziali forniranno sia i dettagli che l'immagine più ampia.

"Il 2021 sarà un momento entusiasmante per Solar Orbiter, "dice Teresa Nieves-Chinchilla, Scienziato del progetto NASA Solar Orbiter. "Entro la fine dell'anno, tutti gli strumenti lavoreranno insieme in modalità scientifica a tutti gli effetti, e ci prepariamo ad avvicinarci ancora di più al sole".

Nel 2022, Solar Orbiter si avvicinerà a meno di 48 milioni di chilometri dalla superficie del sole, più di 20 milioni di chilometri più vicino di quanto andrà nel 2021.