Il Daniel K. Inouye Solar Telescope della National Science Foundation (NSF) statunitense, il telescopio solare più potente al mondo, gestito dall’NSF National Solar Observatory (NSO), ha raggiunto un importante traguardo nella fisica solare, producendo con successo le prime mappe dettagliate dei campi magnetici coronali del Sole. Questa pietra miliare, guidata da Tom Schad, astronomo associato dell’NSO, è stata recentemente pubblicata su ‘Science Advances’ e promette di migliorare l’attuale comprensione dell’atmosfera del Sole e di come le sue condizioni mutevoli portino a impatti sulla società terrestre dipendente dalla tecnologia.
La corona del Sole
La corona, ossia l’atmosfera esterna del Sole, influenza notevolmente i venti solari e gli eventi meteorologici spaziali come i brillamenti solari e le espulsioni di massa coronale. Tuttavia, le forze magnetiche che guidano questi eventi e la corona sono difficili da misurare. Il campo magnetico del Sole genera delle regioni nell’atmosfera solare, spesso radicate dalle macchie solari, che immagazzinano grandi quantità di energia che alimentano le esplosive tempeste solari e guidano il tempo spaziale. La corona, l’atmosfera esterna del Sole, è un regno surriscaldato dove si svelano questi misteri magnetici.
L’importanza dello studio
La mappatura dei campi magnetici coronali è essenziale per comprendere e prevedere il tempo spaziale e per proteggere la nostra tecnologia sulla Terra e nello spazio. Il campo magnetico terrestre ci protegge dai venti solari, proteggendo la nostra atmosfera e rendendo possibile la vita. Tuttavia, i campi elettromagnetici e le particelle energetiche delle eruzioni solari estreme possono disturbare i satelliti, le reti elettriche e altri sistemi di cui abbiamo bisogno nella nostra società sempre più tecnologica. Comprendere queste interazioni dinamiche, che cambiano su tempi che vanno dai giorni ai secoli, è fondamentale per salvaguardare le nostre infrastrutture e il nostro attuale stile di vita.
Raggiunta una pietra miliare
La misurazione delle proprietà magnetiche della corona ha sfidato a lungo gli astronomi e i limiti della tecnologia. Oggi l’Inouye Solar Telescope è la struttura più avanzata progettata per studiare la corona e ha compiuto un primo passo fondamentale per risolvere questi misteri producendo le prime mappe del campo magnetico coronale, le più dettagliate finora realizzate.
Fin dagli anni ’50, i fisici solari hanno mappato i campi magnetici sulla superficie del Sole, fornendo preziose informazioni. Tuttavia, da tempo si cercano mappe del campo magnetico nelle zone al di sopra della superficie, come la corona, perché è in questi luoghi che hanno origine le tempeste solari. L’Inouye, situato vicino alla cima dell’Haleakal di Maui nelle Hawaii, offre ora le capacità per soddisfare questa esigenza critica.
L’Inouye ha creato le prime mappe dettagliate del campo magnetico della corona solare utilizzando l’effetto Zeeman, che misura le proprietà magnetiche osservando la divisione delle linee spettrali. Le linee spettrali sono linee distinte che appaiono a lunghezze d’onda specifiche nello spettro elettromagnetico e rappresentano la luce assorbita o emessa da atomi o molecole. Queste linee agiscono come “impronte digitali”, in quanto sono uniche per ogni atomo o molecola, consentendo agli scienziati di identificare la composizione chimica e le proprietà fisiche degli oggetti celesti osservando i loro spettri. Quando sono esposte a un campo magnetico, come nel Sole, queste linee si dividono, dandoci un’idea delle proprietà magnetiche dell’oggetto.
I precedenti tentativi di rilevare questi segnali, riportati per l’ultima volta due decenni fa, mancavano del dettaglio e della regolarità necessari per un’indagine scientifica approfondita. Oggi, le capacità impareggiabili di Inouye consentono di studiare in modo dettagliato e regolare questi segnali cruciali. In genere, è possibile osservare la corona del Sole, una regione un milione di volte più debole del disco solare, solo durante un’eclissi solare totale, quando la maggior parte della luce del Sole viene bloccata e il cielo della Terra si oscura. L’Inouye, tuttavia, utilizza una tecnica, chiamata coronagrafia, per creare eclissi artificiali, consentendogli di rilevare segnali polarizzati estremamente deboli, un miliardo di volte più deboli del disco solare, evidenziando la sua sensibilità senza pari e consolidando il suo status di finestra unica sulla nostra stella natale.
L’Inouye ottiene questo risultato grazie al suo spettropolarimetro criogenico nel vicino infrarosso, Cryo-Nirsp, uno degli strumenti principali del telescopio utilizzato per studiare la corona e mappare i suoi campi magnetici. Questo strumento è stato progettato e costruito dall’Istituto di Astronomia dell’Università delle Hawaii.
“Il risultato ottenuto da Inouye nella mappatura dei campi magnetici coronali del Sole è una testimonianza del design innovativo e delle capacità di questo osservatorio unico nel suo genere – ha dichiarato Tom Schad, scienziato della NSO e primo autore dello studio – questa scoperta promette di migliorare significativamente la nostra comprensione dell’atmosfera solare e della sua influenza sul nostro Sistema Solare”.
L’inizio di una nuova era nella fisica solare
Questa pietra miliare segna l’inizio di una nuova era nella fisica solare. Il successo di Inouye nella mappatura dei campi magnetici coronali del Sole riafferma la sua visione e la sua missione e apre nuove frontiere nella comprensione dell’influenza del Sole sul tempo spaziale.
“Proprio come le mappe dettagliate della superficie e dell’atmosfera terrestre hanno permesso una previsione meteorologica più accurata, questa mappa completa ed entusiasmante dei campi magnetici della corona solare ci aiuterà a prevedere meglio le tempeste solari e il tempo spaziale – ha affermato Carrie Black, a capo del programma NSF per la NSO – le forze invisibili ma fenomenalmente potenti catturate in questa mappa daranno impulso alla fisica solare nel prossimo secolo e oltre”.
“La mappatura della forza del campo magnetico nella corona è una svolta scientifica fondamentale, non solo per la ricerca solare, ma per l’astronomia in generale: è l’inizio di una nuova era in cui capiremo come i campi magnetici delle stelle influenzano i pianeti, qui nel nostro Sistema Solare e nelle migliaia di sistemi esoplanetari che ora conosciamo”, ha aggiunto Christoph Keller, direttore dell’NSO. Gli studi in corso e quelli futuri perfezioneranno gli strumenti e le tecniche diagnostiche, portando a una maggiore comprensione dell’ambiente magnetico del Sole e del suo impatto sulla Terra e sul nostro Sistema Solare.
