Gli scienziati hanno analizzato le immagini delle macchie solari da un trio di osservatori, incluso il Big Bear Solar Observatory, che ha catturato questo filmato, per fare le prime osservazioni in assoluto di un'onda solare che sale nell'atmosfera del sole da una macchia solare. Credito:BBSO/Zhao et al
Anche se spesso sembra invariabile dal nostro punto di vista sulla Terra, il sole cambia continuamente. Corsi materiali non solo attraverso la stella stessa, ma in tutta la sua atmosfera espansiva. Comprendere la danza di questo gas carico è una parte fondamentale per comprendere meglio il nostro sole:come riscalda la sua atmosfera, come crea un flusso costante di vento solare che scorre verso l'esterno in tutte le direzioni, e come i campi magnetici si attorcigliano e ruotano per creare regioni che possono esplodere in gigantesche eruzioni. Ora, per la prima volta, i ricercatori hanno tracciato un particolare tipo di onda solare mentre saliva verso l'alto dalla superficie del sole attraverso la sua atmosfera, aggiungendo alla nostra comprensione di come il materiale solare viaggia attraverso il sole.
Il monitoraggio delle onde solari come questo fornisce agli scienziati un nuovo strumento per studiare l'atmosfera del sole. L'immaginario del viaggio conferma anche le idee esistenti, aiutando a stabilire l'esistenza di un meccanismo che sposta l'energia - e quindi il calore - nell'atmosfera superiore misteriosamente calda del sole, chiamato corona. Uno studio su questi risultati è stato pubblicato l'11 ottobre. 2016, in Le Lettere del Giornale Astrofisico .
"Vediamo certi tipi di onde sismiche solari che si incanalano verso l'alto nella bassa atmosfera, chiamata cromosfera, e da lì, nella corona, " disse Junwei Zhao, uno scienziato solare alla Stanford University di Stanford, California, e autore principale dello studio. "Questa ricerca ci offre un nuovo punto di vista per osservare le onde che possono contribuire all'energia dell'atmosfera".
Lo studio si avvale della ricchezza di dati acquisiti dal Solar Dynamics Observatory della NASA, Spettrografo di imaging della regione dell'interfaccia della NASA, e il Big Bear Solar Observatory a Big Bear Lake, California. Insieme, questi osservatori osservano il sole in 16 lunghezze d'onda di luce che mostrano la superficie del sole e la bassa atmosfera. SDO da solo cattura 11 di questi.
"SDO acquisisce immagini del sole in molte lunghezze d'onda diverse ad alta risoluzione temporale, " ha detto Dean Pesnell, Scienziato del progetto SDO presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Questo ti permette di vedere le frequenze di queste onde - se non avessi immagini così rapide, perderesti traccia delle onde da un'immagine all'altra."
Sebbene gli scienziati abbiano a lungo sospettato che le onde individuate sulla superficie del sole, chiamata fotosfera, sono legati a quelli osservati nelle zone più basse dell'atmosfera solare, chiamata cromosfera, questa nuova analisi è la prima volta che gli scienziati sono riusciti a osservare effettivamente l'onda che risale attraverso i vari strati nell'atmosfera del sole.
Quando il materiale viene riscaldato a temperature elevate, rilascia energia sotto forma di luce. Il tipo, o lunghezza d'onda, di quella luce è determinata da che materiale è, così come la sua temperatura. Ciò significa che diverse lunghezze d'onda del sole possono essere mappate a diverse temperature del materiale solare. Poiché sappiamo come cambia la temperatura del sole attraverso gli strati della sua atmosfera, possiamo quindi ordinare queste lunghezze d'onda in base alla loro altezza sopra la superficie - ed essenzialmente osservare le onde solari mentre viaggiano verso l'alto.
Le implicazioni di questo studio sono duplici:primo, questa tecnica per osservare le onde offre agli scienziati un nuovo strumento per comprendere la bassa atmosfera del sole.
Gli scienziati hanno utilizzato i dati del Solar Dynamics Observatory della NASA, Spettrografo di imaging della regione dell'interfaccia della NASA, e il Big Bear Solar Observatory per tracciare un'onda solare mentre si incanalava verso l'alto dalla superficie del sole nell'atmosfera. Credito:Zhao et al/NASA/SDO/IRIS/BBSO
"Guardare le onde che si muovono verso l'alto ci dice molto sulle proprietà dell'atmosfera al di sopra delle macchie solari, come la temperatura, pressione, e densità, " disse Ruizhu Chen, uno scienziato studente laureato a Stanford che è un autore dello studio. "Ma ancora più importante, possiamo capire l'intensità e la direzione del campo magnetico."
L'effetto del campo magnetico su queste onde è pronunciato. Invece di viaggiare dritto verso l'alto attraverso il sole, le onde si allontanano, prendendo un percorso curvo attraverso l'atmosfera.
"Il campo magnetico agisce come i binari di una ferrovia, guidando le onde mentre salgono attraverso l'atmosfera, " disse Pesnell, che non è stato coinvolto in questo studio.
La seconda implicazione di questa nuova ricerca riguarda una questione di vecchia data nella fisica solare:il problema del riscaldamento coronale.
Il sole produce energia fondendo l'idrogeno al suo interno, quindi i modelli più semplici suggeriscono che ogni strato di sole dovrebbe essere più fresco mentre ti muovi verso l'esterno. Però, l'atmosfera del sole, chiamato corona, è circa cento volte più caldo della regione sottostante, contrariamente a quanto ci si aspetterebbe.
Nessuno è ancora stato in grado di individuare definitivamente la fonte di tutto il calore extra nella corona, ma queste onde possono svolgere un piccolo ruolo.
"Quando un'onda viaggia verso l'alto, possono succedere cose diverse, " disse Zhao. "Alcuni possono riflettere indietro verso il basso, o contribuire al riscaldamento - ma di quanto, non lo sappiamo ancora".
La NASA Goddard ha costruito, gestisce e gestisce il veicolo spaziale SDO per la direzione della missione scientifica della NASA a Washington. Lockheed Martin ha progettato l'osservatorio IRIS e gestisce la missione per la NASA. Il Big Bear Solar Observatory è gestito dal New Jersey Institute of Technology di Newark, New Jersey.
