Ricercatori del Centrum Wiskunde &Informatica (CWI), l'istituto nazionale di ricerca per la matematica e l'informatica nei Paesi Bassi, hanno studiato come le particelle del vento solare vengono accelerate e riscaldate. In particolare, hanno scoperto come le strutture coerenti nel vento solare, dove i campi magnetici e le correnti elettriche sono potenziati, influenzare il trasferimento di energia responsabile del riscaldamento. I risultati sono stati pubblicati in Lettere di revisione fisica il 19 marzo 2018.

Il sole emette un flusso costante di particelle cariche, che formano il cosiddetto vento solare. A una certa distanza dal sole, il vento solare è più caldo del previsto, il che significa che alcuni processi stanno ancora riscaldando le particelle anche dopo che hanno lasciato l'atmosfera solare. Una delle questioni in sospeso nella fisica spaziale è dove e come avviene questo riscaldamento. L'ipotesi di vecchia data è che il sole causi turbolenze nel vento solare emesso. Quella turbolenza agita il vento solare, e quindi accelera e riscalda ulteriormente le particelle.

In molti flussi turbolenti, i movimenti su larga scala (grandi vortici) influenzano i movimenti su piccola scala (piccoli vortici). Ciò significa che c'è un trasferimento di energia tra i movimenti su scale diverse. Questo è anche il caso del vento solare turbolento. Però, nel vento solare, il modo in cui avviene il trasferimento di energia, risulta sorprendente. I ricercatori hanno scoperto che il trasferimento di energia è molto disomogeneo:avviene solo in luoghi specifici. Infatti, L'80% del trasferimento di energia avviene in circa il 50% dello spazio.

In un articolo pubblicato su Lettere di revisione fisica , Il ricercatore CWI Enrico Camporeale, insieme ai colleghi italiani e francesi, spiega perché questo è il caso. Hanno scoperto che alcune strutture nel vento solare, dove il campo magnetico e le correnti elettriche sono potenziate, sono responsabili della disomogeneità. Queste strutture emergono naturalmente in tutti i plasmi turbolenti a bassa densità, di cui il vento solare è un esempio. Sono tipicamente sotto forma di fogli allungati dove il campo magnetico e le correnti elettriche sono maggiori che altrove.

Il lavoro porta a una migliore comprensione della turbolenza del plasma nei venti solari. Una profonda comprensione di questo fenomeno è necessaria per sviluppare migliori previsioni di eventi solari dannosi, come le particelle energetiche del vento solare che possono danneggiare i satelliti e le reti elettriche.

Per giungere alla loro conclusione, il team ha utilizzato simulazioni ad alta risoluzione, eseguito presso il centro di supercalcolatori italiano CINECAB. Utilizzando una tecnica innovativa di filtro spaziale, sono stati in grado di calcolare la quantità di trasferimento di energia da grande a piccola scala in diverse regioni della simulazione, e quantificare l'importanza di strutture coerenti.