“Non ce lo aspettavamo”: il modello del sole è stato decodificato, aiutando a comprendere la meteorologia spaziale

L'attività del sole cambia regolarmente e crea il “tempo spaziale”. Ora un gruppo di ricerca ha fatto una scoperta sorprendente.

Il sole è molto più di una semplice lampada riscaldante per la Terra. Emettono costantemente flussi di particelle solari nella nostra direzione e talvolta potenti sacche di materiale solare che possono scuotere il nostro pianeta. Ora gli scienziati hanno rivelato un altro pezzo del puzzle che potrebbe essere la causa dell’intensa attività solare che potrebbe bombardare la Terra e sconvolgere la nostra tecnologia. Secondo una recente ricerca, il pezzo mancante del puzzle potrebbe essere correlato a modelli insoliti di alta energia emanati dalla superficie del Sole.

Siamo abituati a sentire parlare dei raggi ultravioletti del sole, dai quali ci proteggiamo utilizzando la protezione solare. Il Sole emette anche raggi gamma molto più forti, le onde più energetiche nello spettro elettromagnetico. Ogni fotone di raggi gamma contiene un miliardo di volte più energia di un fotone ultravioletto.

Alcune aree del Sole emettono radiazioni gamma più forti

I raggi gamma non hanno alcun effetto diretto sulle persone che si trovano sulla superficie terrestre perché i fotoni vengono assorbiti dall'atmosfera. Tuttavia, gli scienziati stanno studiando se alcuni di questi raggi ad altissima energia siano causati dall'attività solare, come potenti eruzioni solari come le eruzioni solari. Eventi così potenti possono produrre “meteo spaziale” che può colpire la Terra, disabilitare i satelliti e distruggere le ferrovie o i sistemi energetici.

Prevedere eventi solari estremi rappresenterebbe un enorme miglioramento nella nostra comprensione del Sole, come prevedere un terremoto prima che si verifichi.

In uno studio recente, gli scienziati hanno scoperto che alcune regioni del Sole emettono radiazioni gamma più forti di altre, una scoperta sorprendente perché i modelli precedentemente suggerivano che la radiazione gamma dovrebbe essere uniforme attraverso il Sole. Le ultime ricerche hanno scoperto che i poli del sole emettono la radiazione più elevata nei momenti in cui i campi magnetici settentrionale e meridionale del sole si invertono.

“Si tratta di avere strumenti migliori per prevedere l'attività solare”, ha affermato Bruno Arseoli, coautore e ricercatore presso l'Università di Lisbona e l'Università di Trieste. “Forse possiamo utilizzare queste nuove informazioni provenienti da energie molto elevate per aiutare i nostri modelli a prevedere il comportamento del Sole”.

I ricercatori affermano che la logica scientifica dietro questo strano allineamento rimane un mistero. Ma il campo magnetico del Sole probabilmente si invertirà nel prossimo anno o due, consentendo agli scienziati di monitorare questo strano fenomeno in tempo reale e raccogliere più dati per spiegare questo fenomeno.

Guarda sotto la superficie del sole

I raggi gamma sono i re dell’energia. Sono creati dagli oggetti più attivi nel nostro universo, ad es. B. Dalle esplosioni di supernova o di stelle di neutroni. Anche le esplosioni nucleari e i fulmini sulla Terra possono produrre raggi gamma. Il sole può anche emettere raggi gamma in diversi modi. Quando l'eruzione del Sole espelle gas e plasma dalla sua superficie, possono essere emessi anche raggi gamma, anche se con quantità di energia relativamente piccole.

La più grande fonte di radiazione gamma solare si verifica quando il Sole viene colpito da particelle altamente energetiche emesse dalle supernove e dalle stelle di neutroni nell’universo, chiamate raggi cosmici. Quando una particella cosmica carica colpisce il Sole, viene reindirizzata dal campo magnetico solare e riappare. Mentre esce, si scontra con il gas sulla superficie del Sole ed eccita le particelle solari trasformandole in fotoni di raggi gamma.

Questa conversione dei raggi gamma, secondo l'astrofisico Tim Linden, probabilmente avviene da 100 a 1.000 chilometri sotto la superficie del Sole, dove il campo magnetico è abbastanza forte da reindirizzare i raggi cosmici. “Con la radiazione gamma del Sole, possiamo vedere diverse migliaia di chilometri più in profondità”, ha detto Linden, un astrofisico dell'Università di Stoccolma che non è stato coinvolto nel nuovo studio. “Questo potrebbe darci un'idea di cosa sta accadendo a grandi profondità sotto la superficie del Sole.”

Scoperta sorprendente: “Non ce lo aspettavamo”

L'attività del sole non è costante. Ogni 11 anni, la nostra stella ospite subisce un cambiamento di costume poiché i suoi poli magnetici nord e sud si scambiano di posto, chiamato ciclo solare. Quando i poli cambiano, cambia anche l'attività sulla superficie del Sole. All'inizio del ciclo, il Sole è meno attivo, chiamato minimo solare, e a metà del ciclo, quando i poli magnetici si invertono formalmente, è più attivo, chiamato massimo solare. Si prevede che il sole raggiungerà la sua massima intensità l’anno prossimo.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno utilizzato i dati del Fermi Gamma Ray Space Telescope della NASA per esaminare come la radiazione gamma solare cambia durante l’intero ciclo solare. Hanno scoperto che la radiazione gamma era più forte ai poli solari quando l’attività solare raggiungeva il picco durante il ciclo, in coincidenza con l’inversione formale dei campi magnetici. “Non ce lo aspettavamo”, dice Arceoli. “È semplicemente qualcosa di nuovo che stiamo scoprendo riguardo al sole.”

Linden ha aggiunto che questa scoperta è stata sorprendente perché la forza effettiva del campo magnetico del Sole cambia poco in un periodo di 11 anni. Durante l'attività di picco, il campo magnetico del Sole diventa più turbolento, portando a più attività come brillamenti ed esplosioni sulla superficie, ma la forza complessiva non cambia necessariamente.

I nostri modelli solari necessitano di una revisione

“Nessuno aveva un modello che affermasse che alcune parti del Sole sono più luminose di altre a seconda del ciclo solare”, ha detto Linden, ma studi precedenti hanno indicato uno schema insolito. Uno studio precedente aveva mostrato che alcune aree del sole sono più luminose di altre, ma questo nuovo studio analizza le tendenze in modo più dettagliato.

Ora i modelli e la comprensione delle energie gamma del nostro Sole necessitano di una revisione. Arseoli ha affermato che i raggi gamma potrebbero essere correlati alla composizione e all’attività magnetica del Sole, perché questa struttura distorta si verifica in un momento in cui il Sole sta attraversando il suo ciclo magnetico.

Elena Orlando, autrice dello studio e ricercatrice presso le università di Trieste e Stanford, ha affermato che la spiegazione esatta rimane un mistero. Un’idea potrebbe essere che i raggi cosmici colpiscano regioni diverse durante il massimo solare. O forse c'è qualcosa di speciale nei poli durante il massimo solare, che attirano più raggi cosmici. Ma potrebbe esserci anche un’interpretazione completamente diversa. “Ciò suggerisce che i raggi gamma contengono informazioni sull'attività solare”, afferma Arseoli. “Ciò apre una nuova area di studio per questa associazione”.

Un potenziale strumento per prevedere l’attività solare

Prevedere un evento solare estremo è come prevedere un terremoto. I processi del sottosuolo iniziano a cambiare e possono portare ad attività in superficie, ma è difficile prevedere esattamente quando e dove. “Questo studio amplia la nostra conoscenza di dove esattamente i raggi gamma hanno origine sulla superficie del Sole”, afferma il fisico delle particelle Mihr On Nisa, che non è stato coinvolto nello studio. Studi precedenti avevano indicato che la radiazione gamma non è distribuita uniformemente sul Sole, ma questo è il primo studio a mostrare un cambiamento durante il picco dell’attività solare.

Orlando ha affermato che le radiazioni gamma potrebbero aiutare a dare uno sguardo precoce ai processi che emergono in superficie e fornire indizi sulla salute generale del Sole. Quindi un aumento della radiazione gamma ai poli potrebbe essere un segno che il campo magnetico del Sole si sta spostando e che l’attività solare sta aumentando, il che potrebbe portare a ulteriori brillamenti solari che potrebbero colpire la Terra.

Studi futuri potrebbero anche esaminare come cambia la radiazione gamma prima che si verifichi un grande brillamento solare, ha detto Linden, e forse usare le osservazioni come strumento di previsione, in modo simile a come vengono utilizzate le condizioni meteorologiche per determinare se pioverà sulla Terra.

“Gli stessi campi magnetici responsabili della modulazione delle particelle ad alta energia che producono questi raggi gamma sono anche responsabili del flusso e riflusso della meteorologia spaziale”, ha detto Nyssa. “Indipendentemente dal fatto che la vita sia disturbata o meno dalle condizioni meteorologiche spaziali, esplorare la fisica della nostra stella più vicina non farà altro che espandere la nostra conoscenza del nostro posto nell’universo.

Attualmente stiamo testando le traduzioni automatiche. Questo articolo è stato tradotto automaticamente dall'inglese al tedesco.

Questo articolo è stato pubblicato per la prima volta in inglese il 21 aprile 2024 su “washingtonpost.com” è stato pubblicato nell'ambito della collaborazione ed è ora disponibile anche in traduzione per i lettori dei portali IPPEN.MEDIA.