Inoltre, i progressi nell’eliosismologia (cioè la sonda dell’interno del sole con l’aiuto delle onde acustiche solari) hanno stabilito che questo profilo di rotazione è quasi costante in tutta la zona di convezione. Questo strato del sole si estende da una profondità di circa 200.000 chilometri fino alla superficie solare visibile ed è sede di violenti sconvolgimenti di plasma caldo che svolgono un ruolo cruciale nel guidare il magnetismo e l'attività solare.

Sebbene i modelli teorici abbiano a lungo postulato una leggera differenza di temperatura tra i poli solari e l’equatore per mantenere lo schema di rotazione del sole, tale differenza si è rivelata notoriamente difficile da misurare. Dopotutto, le osservazioni devono "guardare attraverso" lo sfondo delle profondità interne del sole, che misura fino a un milione di gradi di temperatura. Tuttavia, come mostrano i ricercatori dell'Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare (MPS), ora è possibile determinare la differenza di temperatura dalle osservazioni delle oscillazioni a lungo termine del sole.

Il lavoro è pubblicato sulla rivista Science Advances .

Nella loro analisi dei dati osservativi ottenuti dall’Heliosismic and Magnetic Imager (HMI) a bordo del Solar Dynamics Observatory della NASA dal 2017 al 2021, gli scienziati si sono rivolti alle oscillazioni solari globali con lunghi periodi che possono essere individuati come movimenti vorticosi sulla superficie solare. Gli scienziati dell'MPS hanno riferito della loro scoperta di queste oscillazioni inerziali tre anni fa. Tra queste modalità osservate, quelle alle alte latitudini con velocità fino a 70 km all'ora si sono rivelate particolarmente influenti.

Per studiare la natura non lineare di queste oscillazioni alle alte latitudini, il team ha condotto una serie di simulazioni numeriche tridimensionali. Nelle loro simulazioni, le oscillazioni ad alta latitudine trasportano calore dai poli solari all'equatore, il che limita la differenza di temperatura tra i poli del sole e l'equatore a meno di sette gradi.

"Questa piccolissima differenza di temperatura tra i poli e l'equatore controlla l'equilibrio del momento angolare nel sole e quindi è un importante meccanismo di feedback per la dinamica globale del sole", afferma il direttore dell'MPS, Prof. Dr. Laurent Gizon.

Nelle loro simulazioni, i ricercatori hanno descritto per la prima volta i processi cruciali in un modello completamente tridimensionale. Gli sforzi precedenti erano stati limitati ad approcci bidimensionali che presupponevano la simmetria attorno all'asse di rotazione del sole.

"Abbinare le simulazioni non lineari alle osservazioni ci ha permesso di comprendere la fisica delle oscillazioni a lungo periodo e il loro ruolo nel controllo della rotazione differenziale del sole", afferma il dottor Yuto Bekki, postdoc dell'MPS e autore principale dello studio.

Le oscillazioni solari alle alte latitudini sono guidate da un gradiente di temperatura in modo simile ai cicloni extratropicali sulla Terra. La fisica è simile, anche se i dettagli sono diversi:"Nel sole, il polo solare è circa sette gradi più caldo dell'equatore e questo è sufficiente per spingere flussi di circa 70 chilometri all'ora su una grande frazione del sole. Il processo è in qualche modo simile all'azione dei cicloni", afferma il dottor Robert Cameron, scienziato dell'MPS.

Sondare la fisica delle profondità interne del sole è difficile. Questo studio è importante in quanto mostra che le oscillazioni a lungo periodo del sole non sono solo utili sondaggi dell'interno del sole, ma svolgono un ruolo attivo nel modo in cui funziona il sole. Il lavoro futuro sarà finalizzato a comprendere meglio il ruolo di queste oscillazioni e il loro potenziale diagnostico.