Risolvere l'enigma della rotazione del sole? – Gli astronomi scoprono il meccanismo di rotazione differenziale del plasma solare

Soluzione di prova? Il Sole ruota più velocemente all'equatore che ai poli: questa differenza è troppo grande. ma perché? Gli astronomi potrebbero ora aver trovato la risposta a questa domanda. Di conseguenza, alle alte latitudini del Sole ci sono enormi vortici che oscillano rapidamente che regolano la distribuzione della temperatura del plasma solare: trasferiscono il calore dai poli all’equatore e quindi guidano lì la circolazione più rapida del plasma, hanno riferito i ricercatori. In “Progresso scientifico”.

Il sole non è solo una palla di fuoco luminosa, ma al suo interno avvengono processi molto complessi. Due correnti di plasma solare su larga scala determinano il ritmo del ciclo solare di undici anni, mentre altre correnti di convezione influenzano il campo magnetico solare e il flusso e riflusso del plasma solare ribollente. Anche le massicce esplosioni di plasma del Sole sono formate da oscillazioni del plasma. Nel 2018, i ricercatori solari hanno anche scoperto un tipo di onda di Rossby sulla superficie del Sole, che sono enormi onde di plasma a forma di vortice che si estendono attraverso metà della stella.

Contraddizione con la teoria

Ora una di queste operazioni fornisce una possibile risposta al mistero vecchio di decenni. L'interno del Sole non ruota ovunque alla stessa velocità, ma mostra una rotazione differenziale a seconda della latitudine: ai poli del Sole, il plasma impiega circa 34 giorni per completare una rivoluzione, ma all'equatore impiega solo 24 giorni. giorni. Queste differenze nella velocità di rotazione non si limitano agli strati superficiali, ma si estendono fino a una profondità di circa 200mila chilometri all'interno del sole. Si ritiene che influenzi il campo magnetico solare e molti altri processi.

Ma il problema è che l’entità della rotazione differenziale del Sole contraddice i modelli comuni. Perché non è ancora chiaro. Secondo una teoria, piccole differenze di temperatura tra i poli solari e l’equatore potrebbero avere un ruolo. “Sfortunatamente, questa differenza di temperatura dipendente dalla latitudine è troppo piccola per essere misurata mediante l’osservazione diretta”, spiegano Yuto Beke e colleghi dell’Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare di Göttingen. Perché vedere nelle profondità del sole diventa difficile a causa della corona solare, che raggiunge milioni di gradi di temperatura.

Fluttuazioni durature ma rapide

Ma Becky e il suo team ora hanno risolto questo problema. Analizzando i dati del Solar Dynamics Observatory (SDO) della NASA, hanno scoperto un nuovo fenomeno nel flusso del plasma solare: oltre alle già note onde di Rossby nella regione equatoriale del Sole, ci sono anche onde lunghe – oscillazioni periodiche all'equatore poli solari. Diventano visibili sotto forma di grandi correnti vorticose sulla superficie del Sole.

Come Becky e il suo team hanno ora scoperto, questi flussi a lungo periodo svolgono un ruolo cruciale nella distribuzione della temperatura e quindi anche nella circolazione differenziale del plasma solare. Quando hanno ricreato i dati osservativi nei modelli astrofisici, è diventato chiaro che le correnti veloci, che raggiungono velocità di circa 70 chilometri orari ai poli, hanno effetti di vasta portata.

“Il confronto tra simulazioni non lineari e osservazioni ci ha permesso di comprendere la fisica delle oscillazioni a lungo periodo e il loro ruolo nel controllo della rotazione differenziale del Sole”, spiega Becky.

Ecco come apparirebbero le oscillazioni di lungo periodo che si verificano alle latitudini polari del Sole.© MPI Ricerca sul sistema solare

Il gradiente di temperatura determina i modelli di circolazione

Si scopre che queste oscillazioni a lungo termine trasferiscono il calore dai poli solari all'equatore. Perché a differenza della Terra, i poli del Sole sono più caldi dell'equatore. La corrente rapida scoperta di recente garantisce che la differenza di temperatura tra i poli solari e l’equatore rimanga sempre inferiore a sette gradi. In evidenza: Secondo i modelli, questo gradiente è ottimale per guidare la rotazione differenziale del plasma solare.

“La piccola differenza di temperatura tra i poli e l’equatore controlla l’equilibrio del momento angolare nel Sole ed è quindi un importante meccanismo di feedback per la dinamica globale del Sole”, spiega l’autore principale Laurent Gizon dell’MPI Institute for Solar System Research. Nelle simulazioni, i modelli di circolazione risultanti dalle oscillazioni di lungo periodo e dai gradienti di temperatura corrispondono quasi esattamente a quelli osservati sul Sole.

“Concludiamo che i modelli di oscillazione alle alte latitudini spiegano la rotazione differenziale del Sole”, affermano i ricercatori. Se questo si applichi anche ad altre stelle che ruotano più velocemente è una questione che dovrà essere chiarita in seguito. (Progresso scientifico, 2024; doi: 10.1126/sciadv.adk5643)

Fonte: Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare

3 aprile 2024 – Nadia Podbrigar