Come la maggior parte dei razzi sonda solare, il secondo volo dello strumento FOXSI - abbreviazione di Focusing Optics X-ray Solar Imager - è durato 15 minuti, con soli sei minuti di raccolta dati. Ma in quel poco tempo, lo strumento all'avanguardia ha trovato la migliore prova fino ad oggi di un fenomeno che gli scienziati stanno cercando da anni:firme di minuscoli brillamenti solari che potrebbero aiutare a spiegare il misterioso riscaldamento estremo dell'atmosfera esterna del Sole.

FOXSI ha rilevato un tipo di luce chiamata raggi X duri - le cui lunghezze d'onda sono molto più brevi della luce che gli umani possono vedere - che è una firma di materiale solare estremamente caldo, circa 18 milioni di gradi Fahrenheit. Questi tipi di temperature sono generalmente prodotti nei brillamenti solari, potenti esplosioni di energia. Ma in questo caso, non c'era brillamento solare osservabile, il che significa che il materiale caldo è stato molto probabilmente prodotto da una serie di brillamenti solari così piccoli da non essere rilevabili dalla Terra:i nanoflares. I risultati sono stati pubblicati il ​​9 ottobre 2017, in Astronomia della natura .

"La chiave di questo risultato è la sensibilità nelle misurazioni a raggi X duri, " disse Shin-nosuke Ishikawa, un fisico solare presso la Japan Aerospace Exploration Agency, o JAXA, e autore principale dello studio. "Gli strumenti a raggi X duri del passato non potevano rilevare regioni attive tranquille, e la combinazione di nuove tecnologie ci consente di studiare per la prima volta regioni attive silenziose mediante raggi X duri".

Queste osservazioni sono un passo verso la comprensione del problema del riscaldamento coronale, è così che gli scienziati si riferiscono alle temperature straordinariamente - e inaspettatamente - alte nell'atmosfera esterna del Sole, la corona. La corona è da centinaia a migliaia di volte più calda della superficie visibile del Sole, la fotosfera. Poiché il Sole produce calore al suo interno, questo è contrario a quanto ci si aspetterebbe inizialmente:normalmente lo strato più vicino a una fonte di calore, la superficie del Sole, in questo caso, avrebbe una temperatura più alta dell'atmosfera più lontana.

"Se hai una stufa e allontani la mano, non ti aspetti di sentirti più caldo di quando eri vicino, " ha detto Lindsay Glesener, project manager per FOXSI-2 presso l'Università del Minnesota e autore dello studio.

La causa di queste alte temperature controintuitive è una questione in sospeso nella fisica solare. Una possibile soluzione al problema del riscaldamento coronale è la costante eruzione di minuscoli brillamenti solari nell'atmosfera solare, così piccoli da non poter essere rilevati direttamente. In aggregato, questi nanoflares potrebbero produrre abbastanza calore per aumentare la temperatura della corona ai milioni di gradi che osserviamo.

Una delle conseguenze dei nanoflares sarebbero sacche di plasma surriscaldato. Il plasma a queste temperature emette luce nei raggi X duri, che sono notoriamente difficili da rilevare. Ad esempio, Il satellite RHESSI della NASA - abbreviazione di Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager - lanciato nel 2002, utilizza una tecnica indiretta per misurare i raggi X duri, limitando la precisione con cui possiamo individuare la posizione del plasma surriscaldato. Ma con l'ottica all'avanguardia disponibile ora, FOXSI è stata in grado di utilizzare una tecnica chiamata messa a fuoco diretta che può tenere traccia della provenienza dei raggi X duri sul Sole.

"È davvero un modo completamente trasformativo di fare questo tipo di misurazione, " ha detto Glesener. "Anche solo su un esperimento di razzo sonda guardando il Sole per circa sei minuti, avevamo una sensibilità molto migliore di un veicolo spaziale con immagini indirette".

Le misurazioni di FOXSI - insieme a ulteriori dati sui raggi X dall'osservatorio solare JAXA e NASA Hinode - consentono al team di affermare con certezza che i raggi X duri provenivano da una regione specifica del Sole che non aveva eruzioni solari più grandi rilevabili, lasciando nanoflares come l'unico probabile istigatore.

"Questa è una prova di esistenza per questo tipo di eventi, " ha detto Steve Christe, lo scienziato del progetto per FOXSI presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, e un autore dello studio. "In pratica non c'è altro modo per produrre questi raggi X, tranne che dal plasma a circa 10 milioni di gradi Celsius [18 milioni di gradi Fahrenheit]. Questo indica che questi piccoli rilasci di energia accadono continuamente, e se esistono, dovrebbero contribuire al riscaldamento coronale."

Ci sono ancora domande a cui rispondere, tipo:quanto calore rilasciano effettivamente i nanoflare nella corona?

"Questa particolare osservazione non ci dice esattamente quanto contribuisce al riscaldamento coronale, " disse Christe. "Per risolvere completamente il problema del riscaldamento coronale, avrebbero bisogno di accadere ovunque, anche al di fuori della regione osservata qui."

Sperando di costruire un quadro più completo dei nanoflares e del loro contributo al riscaldamento coronale, Glesener sta guidando un team per lanciare una terza iterazione dello strumento FOXSI su un razzo sonda nell'estate 2018. Questa versione di FOXSI utilizzerà un nuovo hardware per eliminare gran parte del rumore di fondo che lo strumento vede, consentendo misurazioni ancora più precise.

Un team guidato da Christe è stato anche selezionato per intraprendere uno studio concettuale sviluppando lo strumento FOXSI per un possibile volo spaziale come parte del programma NASA Small Explorers.