I ricercatori hanno confermato l'esistenza di onde magnetiche al plasma, note come onde Alfvén, nella fotosfera solare. Lo studio, pubblicato in Astronomia della natura , fornisce nuove informazioni su queste affascinanti onde che furono scoperte per la prima volta dallo scienziato vincitore del premio Nobel Hannes Alfvén nel 1947.

Il vasto potenziale di queste onde risiede nella loro capacità di trasportare energia e informazioni su distanze molto grandi a causa della loro natura puramente magnetica. La scoperta diretta di queste onde nella fotosfera solare, lo strato più basso dell'atmosfera solare, è il primo passo verso lo sfruttamento delle proprietà di queste onde magnetiche.

La capacità delle onde di Alfvén di trasportare energia è di interesse anche per l'astrofisica solare e del plasma in quanto potrebbe aiutare a spiegare l'estremo riscaldamento dell'atmosfera solare, un mistero irrisolto da oltre un secolo.

Onde inafferrabili

Le onde di Alfvén si formano quando le particelle cariche (ioni) oscillano in risposta alle interazioni tra campi magnetici e correnti elettriche.

All'interno dell'atmosfera solare fasci di campi magnetici, noti come tubi a flusso magnetico solare, può formare. Si pensa che le onde di Alfvén si manifestino in una delle due forme nei tubi di flusso magnetico solare; o pertubazioni torsionali assisimmetriche (dove si verificano oscillazioni simmetriche attorno all'asse del tubo di flusso) o pertubazioni torsionali antisimmetriche (dove le oscillazioni si verificano come due vortici che ruotano in direzioni opposte nel tubo di flusso).

Nonostante le precedenti affermazioni, onde torsionali di Alfvén non sono mai state identificate direttamente nella fotosfera solare, anche nella loro forma più semplice di oscillazioni assialsimmetriche dei tubi a flusso magnetico.

In questo studio, i ricercatori hanno utilizzato osservazioni ad alta risoluzione dell'atmosfera solare, realizzato dall'imager IBIS dell'Agenzia spaziale europea, per dimostrare l'esistenza di onde torsionali antisimmetriche previste per la prima volta quasi 50 anni fa.

Hanno anche scoperto che queste onde potrebbero essere utilizzate per estrarre grandi quantità di energia dalla fotosfera solare, confermando il potenziale di queste onde per una vasta gamma di aree di ricerca e applicazioni industriali.

La ricerca è stata guidata dal Dott. Marco Stangalini, Agenzia Spaziale Italiana (ASI, Italia) e scienziati di altri sette istituti di ricerca e università, tra cui il dottor David Tsiklauri della Queen Mary e il dottorato di ricerca. studente Callum Boocock, sono stati coinvolti in questa scoperta rivoluzionaria.

Simulazioni all'avanguardia

Oltre a queste osservazioni, i ricercatori della Queen Mary hanno eseguito simulazioni numeriche per esplorare i meccanismi di eccitazione di queste onde sfuggenti.

I ricercatori della Queen Mary hanno progettato e realizzato una simulazione magnetoidrodinamica (MHD), che sono usati per modellare la dinamica dei fluidi magnetizzati come quelli che si trovano nell'atmosfera solare, per riprodurre le osservazioni della squadra.

Dott. David Tsiklauri, Visiting Senior Lecturer presso la Queen Mary's School of Physics and Astronomy, ha dichiarato:"Ciò che è stato sorprendente è che la nostra idea che l'onda di Alfvén polarizzata linearmente che guida nella parte inferiore di un tubo di flusso magnetico provocherà la generazione di oscillazioni torsionali nell'intero tubo di flusso, ritenuta vera per un'ampia gamma di parametri fisici. Sia le osservazioni che simulazioni segnalavano la scoperta delle onde di Alfvén."

Callum Boocock, un dottorato di ricerca studente presso la Queen Mary's School of Physics and Astronomy, ha dichiarato:"Le osservazioni delle onde torsionali Alfven fatte da Marco e dal suo team erano notevolmente simili al comportamento visto nelle nostre simulazioni MHD, dimostrando l'importanza di queste simulazioni per scoprire e spiegare i meccanismi di generazione delle onde".

I ricercatori sperano di poter sfruttare le nuove opportunità offerte dalle strutture commissionate di recente, come il satellite Solar Orbiter e il Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST) a terra, continuare a ricercare la rilevanza delle onde di Alfvén e potenzialmente svelare ulteriormente i segreti fondamentali del sole.