Gli scienziati sanno che un vento solare esce dal Sole e si precipita nel vuoto dello spazio, scuotendo costantemente la Terra e gli altri pianeti con tempeste di particelle cariche.

Semplicemente non l'hanno mai visto, almeno non come un senza soluzione di continuità, processo connesso.

Anziché, gli scienziati hanno fatto affidamento su una manciata di telescopi per l'osservazione solare, nessuno ottimizzato per visualizzare il vento, per mettere insieme i pezzi del puzzle di come il vento si dispiega dal sole, alla fine liberandosi dai campi magnetici della stella. L'immagine sconnessa che questi strumenti dipingono, che nel migliore dei casi lascia dei punti ciechi spalancati ai poli del Sole, rende difficile determinare come si evolve il vento.

Una costellazione di quattro microsatelliti recentemente finanziata, soprannominato PUNCH (Polarimetro per unificare la corona e l'eliosfera), lo cambierà.

"Con gli strumenti esistenti, abbiamo sempre dovuto mettere insieme le cose con degli spazi intermedi, "ha detto Sarah Gibson, direttore ad interim dell'Osservatorio di alta quota presso il Centro nazionale per la ricerca atmosferica (NCAR), che coordina gli sforzi scientifici della missione. "PUNCH colma le lacune e combina i dati in un modo completamente fluido e coerente. Tutto è abbinato al design."

PUNCH aiuterà anche i ricercatori a comprendere meglio la struttura e la traiettoria delle espulsioni di massa coronale dopo l'eruzione dalla superficie del Sole, informazioni che potrebbero essere fondamentali per migliorare le previsioni su come questi fenomeni meteorologici spaziali possono avere un impatto sulla Terra. Le espulsioni di massa coronale (CME) possono mettere in pericolo satelliti e astronauti, e interrompere le comunicazioni radio e GPS, e al loro peggio, innescano correnti sotterranee che possono mettere fuori uso le reti elettriche, ma il grado di impatto dipende dal loro percorso lontano dal Sole e da come il loro campo magnetico è orientato rispetto a quello della Terra.

PUNCH, che è guidato dal Southwest Research Institute (SwRI), è stato selezionato a giugno dalla NASA per essere finanziato come missione Small Explorers (SMEX). La data di lancio prevista per i satelliti, ognuno dei quali peserà circa 100 libbre una volta costruito, è nel 2022.

A parte NCAR e SwRI, altri partner di missione includono il Laboratorio di ricerca navale, Laboratorio di Rutherford Appleton, e un team scientifico che abbraccia diversi continenti.

Mappatura continua del vento

Gli scienziati sono da tempo curiosi della transizione tra la corona solare (o atmosfera esterna) e l'eliosfera (la bolla che circonda tutti i pianeti ed è permeata dal vento solare). Dove inizia uno e finisce l'altro?

Mentre il giovane vento solare scorre attraverso la corona, il suo comportamento è ancora dominato dai campi magnetici del Sole. Ma una volta che sfugge alla corona, il suo comportamento cambia. Le osservazioni del vento solare fatte con il mosaico dei telescopi esistenti suggeriscono che il vento accelera e diventa più turbolento una volta che lascia la corona, facendolo sembrare quasi soffice. Ora gli scienziati vogliono conoscere la posizione del confine, chiamata la zona di Alfvén, e se la morbidezza, chiamato flocculazione, nelle osservazioni è dovuto a un effettivo cambiamento nel vento o semplicemente a un sottoprodotto dell'unione di dati provenienti da diversi telescopi.

PUNCH è progettato per rispondere a queste domande. sono quattro, i satelliti delle dimensioni di una valigia lo faranno, per la prima volta, mappare continuamente il flusso del giovane vento solare dalla corona esterna all'eliosfera interna.

"Poiché PUNCH ha abbinato gli strumenti, possiamo guardare quella transizione e sapere se ciò che stiamo vedendo è dovuto allo strumento o alla fisica fondamentale, " ha detto Gibson.

Gli strumenti a bordo dei quattro microsatelliti sono 10 volte più sensibili di qualsiasi telescopio precedente e la loro formazione, con un satellite vicino e tre che lavorano insieme per spazzare un'area più esterna, garantirà una visione continua.

Una visione tridimensionale

Gli strumenti a bordo di PUNCH osserveranno anche la luce sia polarizzata che non polarizzata. La luce può diventare polarizzata quando si disperde dalle particelle nell'atmosfera della Terra o del Sole. Misurare la luce polarizzata e metterla in contrasto con la luce non polarizzata può dare agli scienziati uno sguardo tridimensionale sulla densità e la struttura delle particelle.

Questo può essere particolarmente utile quando si cerca di determinare gli impatti di un CME. La combinazione delle informazioni raccolte da immagini polarizzate e non polarizzate di una CME potrebbe consentire agli scienziati di determinarne la traiettoria e comprenderne meglio la struttura, che a loro volta, potrebbe rivelare l'orientamento del suo campo magnetico, ha detto Gibson.

I satelliti PUNCH avranno difficoltà a raccogliere queste informazioni sui CME lanciati direttamente verso la Terra, poiché stanno osservando il Sole dall'orbita della Terra. Però, Le osservazioni PUNCH di CME con traiettorie lontane dalla Terra forniranno informazioni uniche che possono informare i futuri metodi di previsione del tempo spaziale.

"Fotografare il cielo in luce polarizzata è la salsa segreta della missione, ", ha affermato lo scienziato SwRI Craig DeForest, Investigatore principale di PUNCH. "Quando la luce del sole rimbalza sugli elettroni, diventa polarizzato. Quell'effetto di polarizzazione ci permette di misurare come le caratteristiche del vento solare si muovono ed evolvono in tre dimensioni, invece di un semplice piano dell'immagine 2-D. PUNCH è la prima missione con la sensibilità e la capacità di polarizzazione per tracciare regolarmente le caratteristiche del vento solare in 3-D."