Le simulazioni al computer mostrano che i brillamenti solari in miniatura soprannominati "fuochi da campo, " scoperto lo scorso anno dal Solar Orbiter dell'ESA, sono probabilmente guidati da un processo che può contribuire in modo significativo al riscaldamento dell'atmosfera esterna del sole, o corona. Se confermato da ulteriori osservazioni, questo aggiunge un pezzo chiave al puzzle di ciò che riscalda la corona solare, uno dei più grandi misteri della fisica solare.

I fuochi da campo sono uno dei tanti argomenti discussi oggi in una sessione dedicata ai primi risultati di Solar Orbiter presso l'Assemblea generale dell'Unione europea di geoscienze (EGU).

Mistero riscaldamento

Il sole ha una caratteristica misteriosa:in qualche modo la tenue atmosfera esterna contiene gas con una temperatura di un milione di gradi, eppure la superficie solare è di soli 5500°C. La logica suggerirebbe che se hai un corpo molto caldo al centro e relativamente freddo in superficie, dovrebbe essere ancora più fresco più ti allontani. Ma la cosa peculiare della corona del sole, e anche di molte altre stelle, è che inizia a riscaldarsi man mano che ci si sposta sopra la superficie. Molte idee sono state avanzate negli ultimi decenni puntando sul campo magnetico del sole, ma come viene generata l'energia, trasportato e dissipato è stato fonte di molti dibattiti.

Entra nell'orbita solare, con uno dei suoi obiettivi chiave per approfondire questo mistero.

Dettagli straordinari già forniti dalle immagini "first light" dell'Extreme Ultraviolet Imager (EUI) di Solar Orbiter pochi mesi dopo il lancio lo scorso anno e da allora ha rivelato più di 1500 piccoli, luci tremolanti soprannominate fuochi da campo. Questi fuochi da campo di breve durata durano tra i 10 e i 200 secondi, e hanno un'impronta che copre tra 400 e 4000 km. Gli eventi più piccoli e più deboli, che non era stato osservato prima, sembrano essere i più abbondanti, e rappresentano una struttura fine mai vista prima della regione in cui si sospetta che il mistero del riscaldamento abbia le sue radici.

Fuochi modello

Yajie Chen, un dottorato di ricerca studente dell'Università di Pechino in Cina, lavorando con il professor Hardi Peter dell'Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare in Germania e colleghi, utilizzato un modello al computer per immergersi nella fisica dei fuochi da campo, con i primi risultati entusiasmanti.

"Il nostro modello calcola l'emissione, o energia, dal sole come ci si aspetterebbe da un vero strumento per misurare, " spiega Hardi. "Il modello ha generato illuminazioni proprio come i fuochi da campo. Per di più, traccia le linee del campo magnetico, permettendoci di vedere i cambiamenti del campo magnetico dentro e intorno agli eventi di schiarimento nel tempo, dicendoci che un processo chiamato riconnessione dei componenti sembra essere al lavoro."

La riconnessione è un fenomeno ben noto per cui le linee del campo magnetico di direzione opposta si rompono e poi si riconnettono, rilasciando energia quando lo fanno. La riconnessione tipica avviene tra linee di campo che puntano in direzioni opposte, ma con la cosiddetta riconnessione dei componenti le linee di campo sono quasi parallele, che punta in una direzione simile, con la riconnessione che avviene quindi ad angoli molto piccoli.

"Il nostro modello mostra che l'energia rilasciata dagli illuminamenti attraverso la riconnessione dei componenti potrebbe essere sufficiente per mantenere la temperatura della corona solare prevista dalle osservazioni, "dice Yajie.

"In uno dei nostri casi di studio, scopriamo che lo srotolamento di una fune di flusso [linee elicoidali del campo magnetico che si avvolgono attorno a un asse comune] avvia invece il riscaldamento, " aggiunge Hardi. "È emozionante trovare queste variazioni, e non vediamo l'ora di vedere quali ulteriori intuizioni apportano i nostri modelli per aiutarci a migliorare le nostre teorie sui processi alla base del riscaldamento".

Il team avverte che è molto presto. Hanno usato il modello per guardare sette degli eventi più brillanti generati nella loro simulazione, che probabilmente corrispondono ai più grandi fuochi osservati dall'IUE. La chiave per far progredire lo studio saranno le osservazioni congiunte tra EUI e lo spettrografo Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) e Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE) del veicolo spaziale una volta che la missione scientifica completa di Solar Orbiter avrà inizio a novembre. PHI rivelerà il campo magnetico del sole e come cambia sulla superficie, mentre SPICE misurerà la temperatura e la densità della corona.

Lavoro di squadra

Ulteriori informazioni sui fuochi da campo sono state rese possibili anche dalla collaborazione con il Solar Dynamics Observatory della NASA, che è in orbita intorno alla Terra, per triangolare l'altezza dei fuochi nell'atmosfera solare.

"Con nostra sorpresa, i fuochi si trovano molto in basso nell'atmosfera solare, solo poche migliaia di chilometri sopra la superficie solare, la fotosfera, "dice David Berghmans, Principal Investigator dell'EUI. "È molto presto, e stiamo ancora imparando molto sulle caratteristiche del fuoco da campo. Per esempio, anche se i fuochi da campo sembrano piccoli anelli coronali, la loro lunghezza è in media un po' corta per la loro altezza, suggerendo che vediamo solo una parte di questi piccoli anelli. Ma la nostra analisi preliminare mostra anche che i fuochi da campo non cambiano realmente la loro altezza durante la loro vita, mettendoli da parte dalle caratteristiche simili a jet."

Comprendere le caratteristiche dei fuochi da campo e il loro posto tra gli altri fenomeni solari noti consentirà agli scienziati di approfondire il problema del riscaldamento della corona solare.

"È fantastico avere già dati così promettenti che possono fornire informazioni su uno dei più grandi misteri della fisica solare prima ancora che Solar Orbiter abbia iniziato la sua fase scientifica nominale, " afferma Daniel Müller, scienziato del progetto Solar Orbiter dell'ESA. "La nostra missione è fortunata a potersi basare sull'incredibile lavoro di base di coloro che hanno volato prima, e le teorie ei modelli già proposti negli ultimi decenni. Non vediamo l'ora di vedere quali dettagli mancanti Solar Orbiter e la comunità solare che lavorano con i nostri dati contribuiranno a risolvere le questioni aperte in questo entusiasmante campo".

Solar Orbiter è attualmente in 'fase di crociera, " focalizzato principalmente sulla calibrazione degli strumenti, e inizierà le osservazioni coordinate tra la sua suite di dieci strumenti di telerilevamento e in situ a partire da novembre di quest'anno.

Solar Orbiter è una missione spaziale di collaborazione internazionale tra ESA e NASA.

"Brillamenti transitori su piccola scala nella tranquilla corona solare:un modello per i falò osservato con Solar Orbiter" di Y. Chen et al, accettato per la pubblicazione in Astronomia e Astrofisica .

"Estremi schiarimenti solari UV silenziosi osservati da Solar Orbiter/EUI" di D. Berghmans et al, accettato per la pubblicazione in Astronomia e Astrofisica

"Stereoscopia di illuminamenti solari estremamente silenziosi osservati da Solar Orbiter/EUI" di A. Zhukov et al, è stato sottoposto a Astronomia e Astrofisica .