Il vice ricercatore principale Albert Shih (a sinistra) e il ricercatore principale Steven Christe stanno definendo un array di rivelatori di nuova generazione qui raffigurato per misurare i raggi X per l'imager spettroscopico a raggi X duri sulla proposta missione FOXSI. Credito:NASA/W. Hrybyk
Un team della NASA sta portando avanti una missione per rivelare dettagli senza precedenti sui brillamenti solari, potenti eruzioni che esplodono con abbastanza energia da poter alimentare tutta la Terra per 16, 000 anni, e che, quando estremi, possono interferire con le comunicazioni radio e i satelliti vicino alla Terra.
La missione proposta, Imager solare a raggi X con ottica di messa a fuoco, o FOXSI, era una delle cinque proposte che hanno ricevuto finanziamenti di Fase A nell'ambito del Programma Small Explorer della NASA. La NASA ha anche selezionato un'altra missione Goddard, Meccanismi di Energetic Mass Ejection-Explorer [link a MEME-X]. Dei cinque, La NASA dovrebbe selezionarne uno o due per lo sviluppo e l'implementazione.
Sebbene gli scienziati abbiano familiarità con gli effetti dei brillamenti solari, non comprendono completamente i meccanismi fisici che scatenano queste esplosioni di energia e luce, o quello che alimenta le nubi associate di elettroni e ioni che possono essere accelerati fino a raggiungere la velocità della luce.
Una volta scatenato, le particelle influenzano tutti gli strati atmosferici del Sole. Passano attraverso lo strato più esterno del Sole, la corona da cui si sa che hanno anche origine, e corrono attraverso il sistema solare. Quando viaggiano verso la Terra, le particelle e l'energia possono interferire con i sistemi di comunicazione spaziali o persino inciampare nell'elettronica di bordo. Più gli scienziati comprendono questo processo, maggiore è la consapevolezza situazionale che hanno per proteggere le risorse nello spazio.
"FOXSI è molto nuovo e molto diverso, ", ha affermato il principale investigatore Steven Christe, uno scienziato del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, che guida il team multinazionale FOXSI che sviluppa la missione satellitare. "Non abbiamo mai fatto una missione come questa prima. Per la prima volta, scruteremo effettivamente la regione in cui gli elettroni vengono accelerati applicando una tecnologia sviluppata per studiare le sorgenti più deboli nella galassia ma ora puntata verso il Sole".
Tecnica convalidata nelle missioni del razzo sonoro
Convalidato in più missioni di razzo sonda e mongolfiera, FOXSI utilizzerà una nuova tecnica di osservazione per una missione satellitare dedicata al solare. Utilizzerà ottiche a incidenza radente ad alta risoluzione angolare tradizionalmente utilizzate per studiare potenti, oggetti molto distanti nell'universo.
I rilevatori HEXITEC sono pixelati, rivelatori a stato solido che registrano singoli fotoni di raggi X ad alti tassi di conteggio necessari per le osservazioni del brillamento solare. Credito:NASA/W. Hrybyk
Con questa tecnica, La radiazione a raggi X sfiora letteralmente una serie di specchi curvi annidati all'interno di un gruppo ottico, proprio come una pietra che sfiora la superficie di uno stagno quando viene lanciata. La radiazione viene quindi focalizzata molto velocemente, rivelatori pixelati allo stato solido che misurano ogni singolo fotone, compreso il suo arrivo, energia, e posizione nel cielo.
La combinazione di tecnologie dovrebbe tradursi in una missione 20 volte più sensibile, 10 volte più veloce nell'imaging di eventi di brillamento solare, e da 10 a 100 volte migliore nell'imaging delle regioni relativamente deboli all'interno dei bagliori. L'attuale tecnologia all'avanguardia non è in grado di rilevare direttamente la regione di accelerazione delle particelle perché è troppo debole, Christe ha aggiunto.
"Per la prima volta, avremo osservazioni di alta qualità dei razzi più grandi, che hanno l'effetto più significativo sulla Terra, ai più piccoli bagliori, ", ha affermato il vice investigatore principale Albert Shih, riferendosi ai due strumenti avanzati che farebbero affidamento sull'ottica a incidenza radente per raccogliere le radiazioni dei raggi X. "Stiamo cercando di scoprire come questa energia viene rilasciata su scale diverse. Gli stessi meccanismi guidano l'intera gamma di razzi".
Un altro obiettivo scientifico, Christe ha aggiunto, è determinare il ruolo che i piccoli razzi, noto anche come nanoflares, giocare nel riscaldamento della corona di milioni di gradi. Secondo lui, sono un candidato ovvio per fornire l'energia necessaria per riscaldare lo strato più esterno del Sole.
FOXSI completerebbe l'imager spettroscopico solare ad alta energia Ramaty della NASA, o RESSI, lasciato fuori. Dal suo lancio nel 2002, RESSI ha osservato migliaia di bagliori di raggi X su un ampio campo visivo, dai raggi X molli ai raggi gamma ad alta energia.
"RHESSI ci ha fatto intravedere la fisica che porta al rilascio violento di energia sul Sole, " Christe ha detto. "Con FOXSI dovremmo avere una visione chiara della scienza fondamentale in corso nei siti di accelerazione in cui si svolge tutta l'azione, dove inizia il tempo spaziale."
