L'ampia flotta di veicoli spaziali della NASA consente agli scienziati di studiare il Sole in modo estremamente ravvicinato:uno dei veicoli spaziali dell'agenzia sta addirittura volando attraverso l'atmosfera esterna del Sole. Ma a volte fare un passo indietro può fornire nuove intuizioni.

In un nuovo studio, gli scienziati hanno esaminato le macchie solari, macchie scure sul Sole causate dal suo campo magnetico, a bassa risoluzione come se fossero trilioni di miglia di distanza. Il risultato è stata una vista simulata di stelle lontane, che può aiutarci a capire l'attività stellare e le condizioni per la vita sui pianeti in orbita attorno ad altre stelle.

"Volevamo sapere come sarebbe stata una regione di macchie solari se non potessimo risolverla in un'immagine, " disse Shin Toriumi, autore principale del nuovo studio e scienziato presso l'Institute of Space and Astronautical Science presso JAXA. "Così, abbiamo usato i dati solari come se provenissero da una stella lontana per avere una migliore connessione tra la fisica solare e la fisica stellare".

Le macchie solari sono spesso precursori dei brillamenti solari, intense esplosioni di energia dalla superficie del Sole, quindi monitorare le macchie solari è importante per capire perché e come si verificano i brillamenti. Inoltre, comprendere la frequenza dei brillamenti su altre stelle è una delle chiavi per comprendere la loro possibilità di ospitare la vita. Avere alcuni bagliori può aiutare a costruire molecole complesse come RNA e DNA da blocchi di costruzione più semplici. Ma troppi bagliori forti possono spogliare intere atmosfere, rendere inabitabile un pianeta.

Per vedere come apparirebbe una macchia solare e il suo effetto sull'atmosfera solare su una stella lontana, gli scienziati hanno iniziato con dati ad alta risoluzione del Sole dal Solar Dynamics Observatory della NASA e dalla missione Hinode della JAXA/NASA. Sommando tutta la luce in ogni immagine, gli scienziati hanno convertito le immagini ad alta risoluzione in singoli punti dati. Stringendo insieme i punti dati successivi, gli scienziati hanno creato grafici di come la luce è cambiata quando la macchia solare è passata attraverso la faccia rotante del Sole. Queste trame, che gli scienziati chiamano curve di luce, ha mostrato come sarebbe una macchia solare passeggera sul Sole se fosse a molti anni luce di distanza.

"Il Sole è la nostra stella più vicina. Usando i satelliti di osservazione solare, possiamo risolvere le firme sulla superficie larga 100 miglia, " disse Vladimir Airapetian, coautore del nuovo studio e astrofisico presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Sulle altre stelle potresti ottenere solo un pixel che mostra l'intera superficie, quindi volevamo creare un modello per decodificare l'attività su altre stelle".

Il nuovo studio, pubblicato in Giornale Astrofisico , ha esaminato casi semplici in cui c'è solo un gruppo di macchie solari visibile su tutta la faccia del Sole. Anche se le missioni NASA e JAXA hanno raccolto continuamente osservazioni del Sole per oltre un decennio, questi casi sono abbastanza rari. Di solito ci sono diverse macchie solari, come durante il massimo solare, verso cui ora ci stiamo muovendo, o addirittura nessuna. In tutti gli anni di dati, gli scienziati hanno trovato solo una manciata di casi di un solo gruppo di macchie solari isolato.

Studiando questi eventi, gli scienziati hanno scoperto che le curve di luce differivano quando misuravano lunghezze d'onda diverse. Alla luce visibile, quando una singola macchia solare appare al centro del Sole, il Sole è più fioco. Però, quando il gruppo di macchie solari è vicino al bordo del Sole, in realtà è più luminoso a causa delle facole, caratteristiche magnetiche luminose attorno alle macchie solari, perché, vicino al bordo, le pareti calde dei loro campi magnetici quasi verticali diventano sempre più visibili.

Gli scienziati hanno anche esaminato le curve di luce nei raggi X e nella luce ultravioletta, che mostrano l'atmosfera sopra le macchie solari. Poiché le atmosfere sopra le macchie solari sono riscaldate magneticamente, gli scienziati hanno riscontrato un aumento della luminosità ad alcune lunghezze d'onda. Però, gli scienziati hanno anche scoperto inaspettatamente che il riscaldamento potrebbe anche causare un oscuramento della luce proveniente dall'atmosfera a temperatura più bassa. Questi risultati possono fornire uno strumento per diagnosticare gli ambienti delle macchie sulle stelle.

"Finora abbiamo fatto gli scenari migliori, dove c'è solo una macchia solare visibile, " Ha detto Toriumi. "Stiamo pianificando di fare alcuni modelli numerici per capire cosa succede se abbiamo più macchie solari".

Studiando l'attività stellare sulle giovani stelle in particolare, gli scienziati possono farsi un'idea di come potrebbe essere stato il nostro giovane Sole. Questo aiuterà gli scienziati a capire come il giovane Sole, che era complessivamente più debole ma attivo, abbia avuto un impatto su Venere, Terra e Marte nei loro primi giorni. Potrebbe anche aiutare a spiegare perché la vita sulla Terra è iniziata quattro miliardi di anni fa, che alcuni scienziati ipotizzano sia legato all'intensa attività solare.

Lo studio delle giovani stelle può anche contribuire alla comprensione da parte degli scienziati di ciò che innesca i superflare, quelli che sono da 10 a 1000 volte più forti di quelli più grandi osservati sul Sole negli ultimi decenni. Le giovani stelle sono in genere più attive, con superflares che accadono quasi ogni giorno. Invece, sul nostro Sole più maturo, possono verificarsi solo una volta ogni mille anni o giù di lì.

Individuando giovani soli che favoriscono il sostegno di pianeti abitabili, aiuta gli scienziati che si concentrano sull'astrobiologia, lo studio dell'evoluzione dell'origine, e distribuzione della vita nell'universo. Diversi telescopi di nuova generazione in produzione, che sarà in grado di osservare altre stelle nelle lunghezze d'onda dei raggi X e dell'ultravioletto, potrebbe utilizzare i nuovi risultati per decodificare le osservazioni di stelle lontane. A sua volta, questo aiuterà a identificare quelle stelle con livelli appropriati di attività stellare per la vita, e ciò può quindi essere seguito da osservazioni di altre imminenti missioni ad alta risoluzione, come il telescopio spaziale James Webb della NASA.