Quando Simone Di Matteo ha visto per la prima volta i pattern nei suoi dati, Sembrava troppo bello per essere vero. "È troppo perfetto!" Di Matteo, un dottorato in fisica spaziale studente presso l'Università dell'Aquila in Italia, ha ricordato il pensiero. "Non può essere reale." e non lo era, l'avrebbe scoperto presto.

Di Matteo era alla ricerca di lunghi treni di enormi bolle, come le bolle ultraterrene di una lampada di lava, ma ovunque da 50 a 500 volte la dimensione della Terra, nel vento solare. Il vento solare, le cui origini non sono ancora del tutto comprese, è il flusso di particelle cariche che soffia costantemente dal Sole. Il campo magnetico terrestre, chiamata magnetosfera, protegge il nostro pianeta dall'urto delle sue radiazioni. Ma quando gigantesche macchie di vento solare si scontrano con la magnetosfera, possono innescare disturbi che interferiscono con i satelliti e i segnali di comunicazione quotidiani.

Nella sua ricerca, Di Matteo stava riesaminando i dati d'archivio delle due astronavi Helios della NASA-tedesca, lanciata nel 1974 e nel 1976 per studiare il Sole. Ma questi erano dati di 45 anni con cui non aveva mai lavorato prima. L'impeccabile, modelli ondulati che inizialmente trovò suggerivano che qualcosa lo stava portando fuori strada.

Non è stato fino a quando non ha scoperto e rimosso quei falsi schemi che Di Matteo ha trovato esattamente quello che stava cercando:scie punteggiate di macchie che trasudavano dal Sole ogni 90 minuti circa. Gli scienziati hanno pubblicato le loro scoperte in Fisica spaziale JGR il 21 febbraio, 2019. Pensano che le macchie potrebbero far luce sugli inizi del vento solare. Qualunque processo mandi il vento solare fuori dal Sole deve lasciare tracce sui blob stessi.

Fare spazio a una nuova scienza

La ricerca di Di Matteo è stata l'inizio di un progetto che gli scienziati della NASA hanno intrapreso in previsione dei primi dati della missione Parker Solar Probe della NASA, lanciato nel 2018. Nei prossimi sette anni, Parker volerà attraverso un territorio inesplorato, volando vicino a 4 milioni di miglia dal Sole. Prima di Parker, il satellite Helios 2 ha detenuto il record per il massimo avvicinamento al Sole a 27 milioni di miglia, e gli scienziati hanno pensato che potesse dare loro un'idea di cosa aspettarsi. "Quando una missione come Parker vedrà cose che nessuno ha mai visto prima, solo un accenno di ciò che potrebbe essere osservato è davvero utile, " Di Matteo ha detto.

Il problema con lo studio del vento solare dalla Terra è la distanza. Nel tempo impiegato dal vento solare per attraversare i 93 milioni di miglia tra noi e il Sole, importanti indizi sulle origini del vento, come la temperatura e la densità, svaniscono. "Ti chiedi costantemente, "Quanto di quello che vedo qui è dovuto all'evoluzione in quattro giorni di transito, e quanto è venuto direttamente dal Sole?'", ha detto la scienziata solare Nicholeen Viall, che ha consigliato Di Matteo durante la sua ricerca al Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. I dati di Helios, alcuni dei quali sono stati raccolti ad appena un terzo della distanza tra il Sole e la Terra, potrebbero aiutarli a iniziare a rispondere a queste domande.

Blob da modellare

Il primo passo è stato tracciare le misurazioni di Helios dei blob fino alla loro sorgente sul Sole. "Puoi guardare i dati dei veicoli spaziali quanto vuoi, ma se riesci a ricollegarlo da dove è venuto sul Sole, racconta una storia più completa, " disse Samantha Wallace, uno dei collaboratori dello studio e un dottorato di ricerca in fisica. studente presso l'Università del New Mexico ad Albuquerque.

Wallace ha utilizzato un modello avanzato del vento solare per collegare le mappe magnetiche della superficie solare alle osservazioni di Helios, un compito difficile poiché i linguaggi dei computer e le convenzioni sui dati sono cambiati notevolmente dai tempi di Helios. Ora, i ricercatori hanno potuto vedere quali tipi di regioni del Sole avrebbero probabilmente germogliato in bolle di vento solare.

vagliare le prove

Quindi, Di Matteo ha cercato i dati per modelli d'onda specifici. Si aspettavano che le condizioni si alternassero:caldo e denso, poi freddo e tenue, quando i singoli blob hanno inghiottito l'astronave e si sono mossi, in una lunga fila.

Gli schemi perfetti che Di Matteo trovò per la prima volta lo preoccuparono. "Quella era una bandiera rossa, " Viall ha detto. "Il vento solare attuale non ha tale precisione, periodicità pulite. Di solito quando si ottiene una frequenza così precisa, significa che c'è qualche effetto strumentale." Forse c'era qualche elemento del design dello strumento che non stavano considerando, e impartiva effetti che dovevano essere separati dai veri modelli del vento solare.

Di Matteo aveva bisogno di maggiori informazioni sugli strumenti Helios. Ma la maggior parte dei ricercatori che hanno lavorato alla missione è andata in pensione da tempo. Ha fatto quello che chiunque altro avrebbe fatto, e si è rivolto a Internet.

Molte ricerche su Google e un fine settimana di traduttori online dopo, Di Matteo ha portato alla luce un manuale di istruzioni tedesco che descrive gli strumenti dedicati all'esperimento del vento solare della missione. Decenni fa, quando Helios era solo un progetto e prima che qualcuno lanciasse una navicella spaziale verso il Sole, gli scienziati non sapevano come misurare al meglio il vento solare. Per prepararsi a diversi scenari, Di Matteo ha imparato, hanno dotato le sonde di due diversi strumenti che misurano ciascuno a modo suo determinate proprietà del vento solare. Questo era il colpevole delle onde perfette di Di Matteo:la navicella stessa, come si alternava tra due strumenti.

Dopo aver rimosso i segmenti di dati presi durante il cambio di strumento di routine, i ricercatori hanno cercato di nuovo le macchie. Questa volta, li hanno trovati. Il team descrive cinque casi in cui Helios ha catturato treni di blob. Mentre gli scienziati hanno già individuato questi blob dalla Terra, questa è la prima volta che li studiano così vicino al Sole, e con questo livello di dettaglio. Delineano la prima prova conclusiva che i blob sono più caldi e più densi del tipico vento solare.

Il ritorno dei blob

Che si tratti di bolle di formazione di blob a intervalli di 90 minuti in modo continuo o a scatti, e quanto variano tra loro, è ancora un mistero. "Questo è uno di quegli studi che ha sollevato più domande di quante ne abbiamo risposto, ma è perfetto per Parker Solar Probe, " ha detto Viale.

Parker Solar Probe mira a studiare il Sole da vicino, cercando risposte alle domande di base sul vento solare. "Sarà molto utile, " disse Aleida Higginson, il vice scienziato del progetto della missione presso il laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University a Laurel, Maryland. "Se vuoi anche solo cominciare a capire cose che non hai mai visto prima, devi sapere cosa abbiamo misurato prima e avere una solida interpretazione scientifica."

Parker Solar Probe effettua il suo secondo sorvolo solare il 4 aprile che lo porta a 15 milioni di miglia dal Sole, dimezzando la distanza record di Helios 2. I ricercatori sono ansiosi di vedere se compaiono macchie nelle osservazioni di Parker. Infine, l'astronave si avvicinerà così tanto che potrebbe catturare blob subito dopo che si sono formati, appena uscito dal sole.