Mentre molti studi hanno confrontato le proprietà magnetiche dei brillamenti solari confinati ed eruttivi, pochi hanno considerato le proprietà termodinamiche dei brillamenti confinati e ancor meno rispetto a quelli eruttivi.
Maria Kazachenko, assistente professore presso il Dipartimento di Scienze Astrofisiche e Planetarie dell'Università del Colorado Boulder, è una delle poche ad aver esplorato questo argomento. In un articolo pubblicato su The Astrophysical Journal e pubblicata su AAS Nova, ha condotto uno studio quantificando le proprietà termodinamiche e magnetiche di centinaia di brillamenti solari.
I brillamenti solari sono enormi esplosioni di radiazioni elettromagnetiche provenienti dal sole. Si verificano quando l’energia immagazzinata nei campi magnetici, solitamente sopra le macchie solari, viene improvvisamente rilasciata. Alcuni brillamenti comportano un'espulsione di massa coronale (CME), in cui viene espulsa un'enorme quantità di particelle cariche, o plasma.
Alcuni dei risultati dello studio confermano i risultati di indagini precedenti. Tuttavia, il documento include anche nuove informazioni che suggeriscono che i brillamenti confinati, o i brillamenti senza CME associata, potrebbero essere più efficienti nell'accelerare le particelle e quindi anche nel produrre radiazioni ionizzanti.
I brillamenti solari sono causati dai campi magnetici del sole, che sono più forti nelle aree scure chiamate macchie solari. Quando inattivi, questi campi sembrano loop. Tuttavia, quando i flussi sotterranei del sole iniziano a tagliare e torcere le macchie solari a cui sono legati, anche i campi magnetici si torcono.
"Potresti immaginarlo come un elastico che inizi a torcere", spiega Kazachenko. "Ad un certo punto, lo tagli, poi... l'energia verrà rilasciata e ti si spezzerà la mano."
Come l'energia elastica dell'elastico viene rilasciata quando viene tagliata, una frazione dell'energia magnetica del sole viene rilasciata durante un processo chiamato riconnessione magnetica. La riconnessione magnetica può assumere forme diverse, ma "una delle configurazioni più semplici", afferma Kazachenko, "è quando due linee di campo dirette in modo opposto vengono spinte l'una contro l'altra... i campi magnetici potrebbero cambiare improvvisamente la loro configurazione e rilasciare un'enorme quantità di energia , simili agli elastici che si tagliano all'improvviso."
L'energia magnetica libera che viene rilasciata durante la riconnessione magnetica viene immagazzinata nelle correnti di plasma. Le correnti elettriche producono campi magnetici, come si vede negli elettromagneti, e le particelle cariche che si muovono all'interno del plasma solare funzionano in modo simile.
Mentre alcuni brillamenti solari sono associati alle CME, dove il plasma viene espulso dall’atmosfera solare nello spazio, altri no. Se un brillamento solare è associato a una CME, è considerato eruttivo; se non ha una ECM associata è considerato confinato. La differenza tra i due, tuttavia, è più profonda, perché i meccanismi che determinano se un brillamento è confinato o eruttivo possono anche decidere quanto velocemente i campi magnetici si ricollegheranno e quanta radiazione di raggi X e gamma emetterà. /P>
Come suggerisce il nome, i brillamenti confinati non sono in grado di sfuggire all'atmosfera solare a causa di influenze limitanti. Anche queste influenze, note come campi di reggiatura, sono magnetiche. Per questo motivo, le regioni attive con più flusso magnetico hanno anche campi di reggiatura più forti e hanno quindi meno probabilità di essere eruttive.
Secondo Kazachenko, questo spiega perché i brillamenti confinati da lei studiati avevano temperature più elevate e si ricollegavano più rapidamente rispetto ai brillamenti eruttivi con lo stesso picco di flusso di raggi X:"Nei brillamenti confinati, la riconnessione avviene più in basso perché si ha una reggiatura molto forte campo della regione attiva che non permette alla struttura di salire... i campi sono più forti più in basso, quindi la riconnessione procede molto più velocemente."
Anche se il significato di una riconnessione più rapida potrebbe non essere immediatamente evidente, il documento di ricerca spiega:"Poiché tassi di riconnessione più elevati portano a ioni ed elettroni più accelerati, i grandi brillamenti confinati potrebbero essere più efficienti nel produrre radiazioni elettromagnetiche ionizzanti rispetto ai brillamenti eruttivi.">
Questo non vuol dire che venga rilasciata più energia durante la riconnessione di un brillamento confinato; infatti, i brillamenti eruttivi hanno la stessa quantità di flusso ricollegato dei brillamenti confinati. Piuttosto, poiché l'energia viene rilasciata più rapidamente nei brillamenti confinati, questi possono accelerare gli ioni e gli elettroni dal plasma solare in modo più efficiente.
Quando si parla di meteorologia spaziale, le CME e le tempeste geomagnetiche che possono causare spesso ricevono la massima attenzione. Questo per una buona ragione:sebbene sia raro che le CME raggiungano la Terra, quando lo fanno le conseguenze sono disastrose.
Nel peggiore dei casi, una tempesta geomagnetica danneggerebbe o distruggerebbe le apparecchiature di trasmissione elettrica, provocando blackout su larga scala. Inoltre, una tale tempesta interromperebbe alcuni tipi di comunicazione, danneggerebbe l’hardware satellitare ed esporrebbe gli astronauti e gli aviatori ad alta quota a radiazioni potenzialmente letali. Anche se queste sono solo previsioni, le prove a sostegno di esse si basano in parte sulla tempesta geomagnetica del 1859, che ebbe effetti pronunciati, causando scintille e incendi nelle stazioni telegrafiche.
Ricerche come quella di Kazachenko contribuiscono a una più ampia comprensione di come funzionano i brillamenti solari, che un giorno potrebbe consentire agli scienziati di prevedere quando si verificheranno in modo più accurato e quindi evitare le peggiori conseguenze di una tempesta geomagnetica dando alle persone il tempo di adottare misure preventive. Tuttavia, i suoi studi hanno anche implicazioni più ampie.
"Cosa succede alle altre stelle?" chiede Kazachenko. "Ci sono brillamenti lì? Ci sono CME lì? Da studi recenti, sembra che ci siano migliaia di brillamenti lì, ma i CME, le espulsioni di massa coronale, sono molto difficili da determinare."
Sebbene sia possibile che stelle come il Sole siano regolarmente sottoposte a CME e che scienziati e ricercatori semplicemente non siano stati in grado di rilevarne la maggior parte, le prove attuali suggeriscono che i brillamenti confinati svolgono un ruolo più importante nella meteorologia spaziale di altri sistemi solari rispetto a questo. uno. Per questo motivo, il tipo di brillamento solare apparentemente meno impattante potrebbe determinare se gli esopianeti sono abitabili, un aspetto di grande interesse per gli astronomi che cercano esopianeti adatti alla colonizzazione.
"Quindi è una questione fondamentale, sia... per la sicurezza delle nostre apparecchiature, ma anche per comprendere gli altri pianeti", afferma Kazachenko.
Anche se Kazachenko ha scoperto una proprietà unica dei brillamenti solari confinati, c'è ancora del lavoro da fare, dice. Il suo studio suggerisce che i brillamenti confinati ricollegano i campi magnetici più velocemente e potenzialmente accelerano le particelle cariche in modo più efficiente rispetto a quelle eruttive, ma le proprietà di queste particelle sono al di fuori del suo ambito.
Dovrebbe esserci uno studio di follow-up, dice Kazachenko. "Quando si guarda veramente la popolazione statistica dell'accelerazione delle particelle in entrambi i gruppi di brillamenti... ma è lì che penso che risieda il futuro:guardare non solo un singolo evento in grande dettaglio, ma trarre beneficio da queste sorprendenti osservazioni che ora abbiamo da molti satelliti diversi volano lì, come il nuovo satellite lanciato dalla NASA e dall'Agenzia spaziale europea chiamato Solar Orbiter."
Ulteriori informazioni: Maria D. Kazachenko, Un database delle proprietà magnetiche e termodinamiche dei brillamenti solari confinati ed eruttivi, The Astrophysical Journal (2023). DOI:10.3847/1538-4357/ad004e
Fornito dall'Università del Colorado a Boulder
