Gli scienziati hanno utilizzato l'elaborazione delle immagini su immagini ad alta risoluzione del Sole per rivelare distinti "piume" all'interno di strutture sul Sole chiamate pennacchi solari. Il Sole a disco intero e il lato sinistro dell'immagine inserita sono stati catturati dal Solar Dynamics Observatory della NASA in una lunghezza d'onda di luce ultravioletta estrema ed elaborati per ridurre il rumore. Il lato destro dell'inserto è stato ulteriormente elaborato per migliorare le piccole caratteristiche nelle immagini, rivelando i bordi dei plumelets in modo chiaro e dettagliato. Questi pennacchi potrebbero aiutare gli scienziati a capire come e perché si formano i disturbi nel vento solare. Crediti:NASA/SDO/Uritsky, et al
Gli scienziati hanno combinato i dati della NASA e l'elaborazione di immagini all'avanguardia per ottenere nuove informazioni sulle strutture solari che creano il flusso solare del vento solare ad alta velocità, dettagliato in una nuova ricerca pubblicata oggi in Il Giornale Astrofisico. Questo primo sguardo a caratteristiche relativamente piccole, soprannominato "piumette, " potrebbe aiutare gli scienziati a capire come e perché si formano le perturbazioni nel vento solare.
L'influenza magnetica del Sole si estende per miliardi di miglia, molto oltre l'orbita di Plutone e dei pianeti, definito da una forza motrice:il vento solare. Questo costante deflusso di materiale solare trasporta il campo magnetico del Sole nello spazio, dove modella gli ambienti intorno alla Terra, altri mondi, e nelle profondità dello spazio profondo. I cambiamenti nel vento solare possono creare effetti meteorologici spaziali che influenzano non solo i pianeti, ma anche esploratori umani e robotici in tutto il sistema solare, e questo lavoro suggerisce che relativamente piccoli, caratteristiche precedentemente inesplorate vicino alla superficie del Sole potrebbero svolgere un ruolo cruciale nelle caratteristiche del vento solare.
"Questo mostra l'importanza delle strutture e dei processi su piccola scala sul Sole per comprendere il vento solare su larga scala e il sistema meteorologico spaziale, " disse Vadim Uritsky, uno scienziato solare presso l'Università Cattolica d'America e il Goddard Space Flight Center della NASA, che ha condotto lo studio.
Come tutto il materiale solare, che è costituito da un tipo di gas ionizzato chiamato plasma, il vento solare è controllato da forze magnetiche. E le forze magnetiche nell'atmosfera del Sole sono particolarmente complesse:la superficie solare è attraversata da una combinazione in continua evoluzione di circuiti chiusi di campo magnetico e linee di campo magnetico aperte che si estendono nel sistema solare.
È lungo queste linee di campo magnetico aperto che il vento solare fuoriesce dal Sole nello spazio. Aree di campo magnetico aperto sul Sole possono creare buchi coronali, macchie di densità relativamente bassa che appaiono come macchie scure in certe viste ultraviolette del Sole. Spesso, incorporati all'interno di questi fori coronali ci sono geyser di materiale solare che fluiscono verso l'esterno dal Sole per giorni alla volta, chiamati pennacchi. Questi pennacchi solari appaiono luminosi nelle viste ultraviolette estreme del Sole, rendendoli facilmente visibili agli osservatori come il satellite Solar Dynamics Observatory della NASA e altri veicoli spaziali e strumenti. Come regioni di materiale solare particolarmente denso in campo magnetico aperto, i pennacchi svolgono un ruolo importante nella creazione del vento solare ad alta velocità, il che significa che i loro attributi possono modellare le caratteristiche del vento solare stesso.
Utilizzando osservazioni ad alta risoluzione dal satellite Solar Dynamics Observatory della NASA, o SDO, insieme a una tecnica di elaborazione delle immagini sviluppata per questo lavoro, Uritsky e collaboratori hanno scoperto che questi pennacchi sono in realtà costituiti da filamenti di materiale molto più piccoli, che chiamano plumelets. Mentre l'intero pennacchio si estende su circa 70, 000 miglia nelle immagini di SDO, la larghezza di ogni filo di plumelet è solo poche migliaia di miglia di diametro, che vanno da circa 2, 300 miglia al minimo fino a circa 4, 500 miglia di larghezza per le piumette più larghe osservate.
Sebbene lavori precedenti abbiano accennato alla struttura all'interno dei pennacchi solari, questa è la prima volta che gli scienziati osservano i plumelets con una messa a fuoco nitida. Le tecniche utilizzate per elaborare le immagini hanno ridotto il "rumore" nelle immagini solari, creando una visione più nitida che ha rivelato i plumelets e i loro sottili cambiamenti in chiaro dettaglio.
Il loro lavoro, focalizzato su un pennacchio solare osservato il 2-3 luglio, 2016, mostra che la luminosità del pennacchio deriva quasi interamente dai singoli pennacchi, senza molto fuzz aggiuntivo tra le strutture. Ciò suggerisce che i pennacchi sono più di una semplice caratteristica all'interno del sistema più ampio di un pennacchio, ma piuttosto i mattoni di cui sono fatti i pennacchi.
Durante il suo primo sorvolo solare nel novembre 2018, La sonda solare Parker della NASA ha osservato dei tornanti:improvvise inversioni nel campo magnetico del vento solare, illustrato qui. I pennacchi solari appena osservati potrebbero produrre firme simili ai tornanti. Crediti:Goddard Space Flight Center della NASA/Laboratorio di immagini concettuali/Adriana Manrique Gutierrez
"La gente ha visto la struttura dentro e alla base dei pennacchi per un po', "ha detto Judy Karpen, uno degli autori dello studio e capo dello Space Weather Laboratory della Heliophysics Science Division della NASA Goddard. "Ma abbiamo scoperto che il pennacchio stesso è un fascio di questi più densi, pennacchi fluenti, che è molto diverso dall'immagine dei pennacchi che avevamo prima."
Hanno anche scoperto che i plumelets si muovono individualmente, ciascuno oscilla da solo, suggerendo che il comportamento su piccola scala di queste strutture potrebbe essere un fattore importante dietro le interruzioni del vento solare, oltre al loro collettivo, comportamento su larga scala.
Alla ricerca di firme plumelet
I processi che creano il vento solare spesso lasciano tracce nel vento solare stesso:cambiamenti nella velocità del vento, composizione, temperatura, e campo magnetico che può fornire indizi sulla fisica sottostante al Sole. Anche i pennacchi solari possono lasciare tali impronte digitali, rivelando di più sul loro esatto ruolo nella creazione del vento solare, anche se trovarli e interpretarli può essere una sfida complessa.
Una fonte chiave di dati sarà la sonda solare Parker della NASA, che ha volato più vicino al Sole di qualsiasi altro veicolo spaziale, raggiungendo distanze fino a 4 milioni di miglia dalla superficie solare entro la fine della sua missione, acquisisce misurazioni ad alta risoluzione del vento solare mentre oscilla vicino al Sole ogni pochi mesi. Le sue osservazioni, più vicini al Sole e più dettagliati di quelli delle missioni precedenti, potrebbe rivelare firme plumelet.
Infatti, una delle prime e inaspettate scoperte di Parker Solar Probe potrebbe essere collegata ai plumelets. Durante il suo primo sorvolo solare nel novembre 2018, Parker Solar Probe ha osservato improvvise inversioni nella direzione del campo magnetico del vento solare, soprannominato "torni indietro". La causa e l'esatta natura dei tornanti sono ancora un mistero per gli scienziati, ma strutture su piccola scala come i plumelets potrebbero produrre firme simili.
Trovare le firme dei plumelets all'interno del vento solare stesso dipende anche da quanto bene queste impronte digitali sopravvivano al loro viaggio lontano dal Sole, o se sarebbero state macchiate da qualche parte lungo i milioni di miglia che percorrono dal Sole ai nostri osservatori nello spazio.
La valutazione di questa domanda si baserà su osservatori remoti, come l'ESA e il Solar Orbiter della NASA, che ha già scattato le immagini del Sole più vicine di sempre, inclusa una vista dettagliata della superficie solare, immagini che miglioreranno solo man mano che la navicella si avvicinerà al Sole. La prossima missione PUNCH della NASA, guidata da Craig DeForest, uno degli autori dello studio sui plumelets, studierà come l'atmosfera del Sole passa al vento solare e potrebbe anche fornire risposte a questa domanda.
"PUNCH osserverà direttamente come l'atmosfera del Sole passa al vento solare, " ha detto Uritsky. "Questo ci aiuterà a capire se i plumelets possono sopravvivere mentre si propagano lontano dal Sole, se possono effettivamente essere iniettati nel vento solare".
