Dall'attraversamento delle dune di sabbia nel deserto del Sahara all'osservazione degli orsi polari nell'Artico, un gruppo di scienziati solari conosciuti come i "Solar Wind Sherpa" guidati da Shadia Habbal, hanno viaggiato fino ai confini della Terra per osservare scientificamente le eclissi solari totali, i momenti fugaci in cui la Luna blocca completamente il Sole, trasformando temporaneamente il giorno in notte. Con le immagini, hanno scoperto una scoperta sorprendente sul vento del Sole e sulla sua sottile atmosfera esterna, la corona, che è visibile nella sua interezza solo durante un'eclissi.

Da oltre un decennio di osservazioni di eclissi totali prese in tutto il mondo, il team ha notato che la corona mantiene una temperatura abbastanza costante, nonostante i cambiamenti dinamici nella regione che si verificano durante una rotazione di 11 anni nota come ciclo solare. Allo stesso modo, il vento solare, il flusso costante di particelle che il Sole rilascia dalla corona attraverso il sistema solare, corrisponde alla stessa temperatura.

"La temperatura alle sorgenti del vento solare nella corona è quasi costante durante un ciclo solare, " disse Shadia Habbal, un ricercatore solare presso l'Università delle Hawaii che ha guidato lo studio. "Questa scoperta è inaspettata perché le strutture coronali sono guidate da cambiamenti nella distribuzione dei plasmi magnetizzati nella corona, che variano così tanto durante il ciclo solare magnetico di 11 anni."

Le nuove scoperte, pubblicato in Lettere per riviste astrofisiche , stanno aiutando gli scienziati a comprendere meglio il vento solare, che è un componente chiave della meteorologia spaziale che può avere un impatto sull'hardware elettronico e sulle attività degli astronauti nello spazio. I risultati potrebbero anche aiutare gli scienziati a comprendere un mistero solare di vecchia data:come la corona diventa più calda di oltre un milione di gradi rispetto agli strati atmosferici inferiori.

Più che belle immagini

Gli scienziati hanno utilizzato le eclissi solari totali per oltre un secolo per saperne di più sul nostro universo, compresa la decifrazione della struttura del Sole e degli eventi esplosivi, trovare prove per la teoria della relatività generale, e persino scoprendo un nuovo elemento:l'elio. Mentre gli strumenti chiamati coronografi sono in grado di imitare le eclissi, non sono abbastanza buoni per accedere all'intera estensione della corona che viene rivelata durante un'eclissi solare totale. Anziché, gli astronomi devono viaggiare in regioni remote della Terra per osservare la corona durante le eclissi, che si verificano ogni 12-18 mesi circa e durano solo pochi minuti.

Attraverso viaggi in Australia, Libia, Mongolia, Oregon, e oltre, il team ha raccolto 14 anni di immagini di eclissi solare totale ad alta risoluzione da tutto il mondo. Hanno catturato le eclissi utilizzando telecamere dotate di filtri specializzati per aiutarli a misurare le temperature delle particelle dalla parte più interna della corona, le sorgenti del vento solare.

I ricercatori hanno usato la luce emessa da due tipi comuni di particelle di ferro cariche nella corona per determinare la temperatura del materiale. I risultati hanno mostrato inaspettatamente che la quantità di particelle più fredde, che erano più abbondanti e si è scoperto che contribuiscono alla maggior parte del materiale del vento solare, era sorprendentemente coerente in momenti diversi durante il ciclo solare. Il materiale sparso più caldo variava molto di più con il ciclo solare mentre la velocità del vento solare variava da 185 a 435 miglia al secondo.

"Ciò significa che qualunque cosa stia riscaldando la maggior parte della corona e del vento solare non dipende molto dal ciclo di attività del Sole, " ha detto Benjamin Boe, un ricercatore solare presso l'Università delle Hawaii coinvolto nella nuova ricerca.

La scoperta è sorprendente in quanto suggerisce che mentre la maggior parte del vento solare proviene da fonti che hanno una temperatura approssimativamente costante, potrebbe avere velocità molto diverse. "Quindi ora la domanda è, quali processi mantengono la temperatura delle sorgenti del vento solare ad un valore costante?" ha detto Habbal.

Il Sole Dinamico

Il team ha anche confrontato i dati dell'eclissi con le misurazioni prese dall'Advanced Composition Explorer della NASA, o ASSO, navicella spaziale, che si trova nello spazio a 1 milione di miglia di distanza dalla Terra in direzione del Sole ed è stato anche essenziale per rivelare le proprietà della componente dinamica del vento solare. Le velocità variabili del vento dinamico si distinguevano per la variabilità degli stati di carica del ferro ad esse associati. I dati del veicolo spaziale hanno mostrato che le velocità delle particelle osservate nel vento solare variabile cambiavano in relazione agli stati di carica del ferro ad esse associati. Le guaine ad alta temperatura attorno agli eventi chiamati protuberanze, scoperto da osservazioni di eclissi, sono stati trovati responsabili del vento dinamico e dell'occasionale espulsione di massa coronale, una grande nuvola di plasma solare e campi magnetici incorporati rilasciati nello spazio dopo un'eruzione solare.

Anche se il team non sa perché le sorgenti del vento solare sono alla stessa temperatura, pensano che le velocità varino a seconda della densità della regione da cui provengono, che a sua volta è determinato dal campo magnetico sottostante. Le particelle che volano velocemente provengono da regioni a bassa densità, e quelli più lenti da regioni ad alta densità. Ciò è probabilmente dovuto al fatto che l'energia è distribuita tra tutte le particelle in una regione. Quindi nelle aree dove ci sono meno particelle, c'è più energia per ogni singola particella. È come dividere una torta di compleanno:se ci sono meno persone, c'è più torta per ogni persona.

Le nuove scoperte forniscono nuove informazioni sulle proprietà del vento solare, che è un componente chiave della meteorologia spaziale che può avere un impatto sui satelliti di comunicazione spaziale e sulle piattaforme di osservazione astronomica. Il team prevede di continuare a viaggiare per il mondo per osservare le eclissi solari totali. Sperano che i loro sforzi possano alla fine gettare una nuova luce sul mistero solare di vecchia data:come la corona raggiunge una temperatura di un milione di gradi, molto più caldo della superficie solare.