Il 30 settembre, 2014, più osservatori della NASA hanno osservato quelli che sembravano essere gli inizi di un'eruzione solare. Un filamento - una struttura a serpentina costituita da materiale solare denso e spesso associata a eruzioni solari - si alzò dalla superficie, guadagnando energia e velocità mentre si librava. Ma invece di eruttare dal Sole, il filamento è collassato, fatto a pezzi da forze magnetiche invisibili.

Poiché gli scienziati avevano così tanti strumenti per osservare l'evento, sono stati in grado di monitorare l'intero evento dall'inizio alla fine, e spiegare per la prima volta come il paesaggio magnetico del Sole ha posto fine a un'eruzione solare. I loro risultati sono riassunti in un articolo pubblicato su The Giornale Astrofisico il 10 luglio, 2017.

"Ogni componente delle nostre osservazioni è stato molto importante, " disse Georgios Chintzoglou, autore principale dell'articolo e fisico solare del Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory di Palo Alto, California, e la University Corporation for Atmospheric Research a Boulder, Colorado. "Rimuovi uno strumento, e sei praticamente cieco. Nella fisica solare, devi avere una buona copertura osservando più temperature:se le hai tutte, puoi raccontare una bella storia."

Lo studio si avvale di una vasta gamma di dati acquisiti dal Solar Dynamics Observatory della NASA, Spettrografo di imaging della regione dell'interfaccia della NASA, Hinode di JAXA/NASA, e diversi telescopi terrestri a sostegno del lancio del razzo sonda VAULT2.0 finanziato dalla NASA. Insieme, questi osservatori osservano il Sole in dozzine di diverse lunghezze d'onda della luce che rivelano la superficie del Sole e la bassa atmosfera, permettendo agli scienziati di seguire l'eruzione dal suo inizio attraverso l'atmosfera solare e, infine, di capire perché è svanita.

Il giorno dell'eruzione fallita, gli scienziati hanno puntato il razzo sonda VAULT2.0, un razzo suborbitale che vola per circa 20 minuti, raccogliendo dati dall'atmosfera terrestre per circa cinque di quei minuti, in un'area di intenso, complessa attività magnetica sul Sole, chiamata regione attiva. Il team ha anche collaborato con IRIS per concentrare le sue osservazioni sulla stessa regione.

"Ci aspettavamo un'eruzione; questa era la regione più attiva del Sole quel giorno, " disse Angelos Vourlidas, un astrofisico presso il Laboratorio di Fisica Applicata della Johns Hopkins University di Laurel, Maryland, ricercatore principale del progetto VAULT2.0 e coautore del documento. "Abbiamo visto il filamento sollevarsi con IRIS, ma non l'abbiamo visto esplodere in SDO o nei coronografi. È così che sapevamo che aveva fallito".

Il paesaggio del Sole è controllato da forze magnetiche, e gli scienziati hanno dedotto che il filamento doveva aver incontrato un confine magnetico che impediva l'eruzione della struttura instabile. Hanno usato queste osservazioni come input per un modello dell'ambiente magnetico del Sole. Proprio come gli scienziati che usano i dati topografici per studiare la Terra, i fisici solari mappano le caratteristiche magnetiche del Sole, o topologia, per capire come queste forze guidano l'attività solare.

Chintzoglou e i suoi colleghi hanno sviluppato un modello che identificava le posizioni sul Sole in cui il campo magnetico era particolarmente compresso, poiché è più probabile che si verifichino rilasci rapidi di energia, come quelli osservati quando il filamento è collassato, laddove le linee del campo magnetico sono fortemente distorte.

"Abbiamo calcolato l'ambiente magnetico del Sole tracciando milioni di linee di campo magnetico e osservando come le linee di campo vicine si connettono e divergono, " disse Antonia Savcheva, un astrofisico presso l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics di Cambridge, Massachusetts, e coautore del paper. "La quantità di divergenza ci dà una misura della topologia."

Il loro modello mostra che questa topologia modella il modo in cui le strutture solari si evolvono sulla superficie del Sole. Tipicamente, quando le strutture solari con orientamenti magnetici opposti si scontrano, rilasciano in modo esplosivo energia magnetica, riscaldando l'atmosfera con un bagliore ed eruttando nello spazio come un'espulsione di massa coronale, un'enorme nube di materiale solare e campi magnetici.

Ma il giorno della quasi eruzione del settembre 2014, il modello indicava invece il filamento spinto contro una complessa struttura magnetica, a forma di due igloo sbattuti l'uno contro l'altro. Questo confine invisibile, chiamato tubo di flusso iperbolico, era il risultato di una collisione di due regioni bipolari sulla superficie del sole:un nesso di quattro campi magnetici alternati e opposti pronti per la riconnessione magnetica, un processo dinamico che può rilasciare in modo esplosivo grandi quantità di energia immagazzinata.

"Il tubo di flusso iperbolico rompe le linee del campo magnetico del filamento e le riconnette con quelle del Sole ambientale, in modo che l'energia magnetica del filamento venga strappata via, " Disse Chintzoglou.

Questa struttura corrode il filamento come una smerigliatrice di tronchi, spruzzando schegge di materiale solare e prevenendo l'eruzione. Mentre il filamento scemava, il modello dimostra che il calore e l'energia sono stati rilasciati nell'atmosfera solare, corrispondenza delle osservazioni iniziali. La riconnessione simulata supporta anche le osservazioni di anelli luminosi luminosi in cui il tubo di flusso iperbolico e il filamento si sono incontrati, prova della riconnessione magnetica.

Mentre gli scienziati hanno ipotizzato l'esistenza di un tale processo, non è stato fino a quando non hanno avuto casualmente osservazioni multiple di un tale evento che sono stati in grado di spiegare come un confine magnetico sul Sole è in grado di fermare un'eruzione, strappando un filamento di energia finché non è troppo debole per eruttare.

"Questo risultato sarebbe stato impossibile senza il coordinamento della flotta solare della NASA a sostegno del nostro lancio di razzi, " disse Vourlidas.

Questo studio indica che la topologia magnetica del Sole gioca un ruolo importante nel determinare se un'eruzione può scoppiare o meno dal Sole. Queste eruzioni possono creare effetti meteorologici spaziali intorno alla Terra.

"La maggior parte delle ricerche si è occupata di come la topologia aiuta a sfuggire alle eruzioni, " Chintzoglou ha detto. "Ma questo ci dice che a parte il meccanismo di eruzione, bisogna anche considerare ciò che la struttura nascente incontra all'inizio, e come potrebbe essere fermato."