Nessun oggetto nel Sistema Solare è dinamico e complesso come il Sole. La missione Solar Orbiter, guidata dall’Agenzia Spaziale Europea, osserva il Sole con ben 6 strumenti di imaging, che permettono di “sbucciare” gli strati del Sole e rivelarne le diverse sfaccettature. Oggi, la missione presenta le immagini complete a più alta risoluzione della superficie visibile del Sole (fotosfera) mai realizzate, assemblate da immagini acquisite dallo strumento Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI). Questo strumento non solo scatta immagini in luce visibile, ma misura anche la direzione del campo magnetico e mappa la velocità e la direzione del movimento delle diverse parti della superficie.
Le misurazioni della fotosfera effettuate da PHI possono essere direttamente confrontate con una nuova immagine dell’atmosfera esterna del Sole (la corona), assemblata da immagini ad alta risoluzione scattate dallo strumento Extreme Ultraviolet Imager (EUI) lo stesso giorno di marzo 2023. EUI fotografa il Sole in luce ultravioletta.
“Il campo magnetico del Sole è la chiave per comprendere la natura dinamica della nostra stella, dalle scale più piccole alle più grandi. Queste nuove mappe ad alta risoluzione dello strumento PHI di Solar Orbiter mostrano la bellezza del campo magnetico e dei flussi sulla superficie del Sole nei minimi dettagli. Allo stesso tempo, sono fondamentali per dedurre il campo magnetico nella corona calda del Sole, che il nostro strumento EUI sta osservando,” osserva Daniel Müller, project scientist Solar Orbiter.
Questa pubblicazione segue quella di 2 anni fa, quando la missione ha rilasciato immagini complete del Sole scattate dagli strumenti EUI e Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE) il 7 marzo 2022.
Macchie solari e un campo disordinato
Ingrandendo l’immagine in luce visibile dettagliata di PHI, si rivela la “superficie” del Sole per quello che è: plasma incandescente e caldo (gas carico) che è in continuo movimento. Quasi tutta la radiazione del Sole è emessa da questo strato, che ha una temperatura compresa tra 4500 e 6000°C. Al di sotto di esso, il plasma caldo e denso si muove nella “zona convettiva” del Sole, un po’ come il magma nel mantello terrestre. A causa di questo movimento, la superficie del Sole assume un aspetto granuloso. Tuttavia, le caratteristiche più sorprendenti nelle immagini sono le macchie solari. Nell’immagine in luce visibile, appaiono come macchie scure, o buchi, nella superficie altrimenti uniforme. Le macchie solari sono più fredde delle aree circostanti e quindi emettono meno luce.
La mappa magnetica di PHI, o “magnetogramma”, mostra che il campo magnetico del Sole è concentrato nelle regioni delle macchie solari. Il campo magnetico punta verso l’esterno (rosso) o verso l’interno (blu) dove si trovano le macchie solari. Il forte campo magnetico spiega perché il plasma all’interno delle macchie solari è più freddo. Normalmente, la convezione trasporta il calore dall’interno del Sole verso la sua superficie, ma questo processo è disturbato quando le particelle cariche sono costrette a seguire le linee di campo magnetico dense dentro e intorno alle macchie solari.
La velocità e la direzione del movimento del materiale sulla superficie del Sole possono essere osservate nella mappa di velocità di PHI, nota anche come “tachogramma”. Il blu indica il movimento verso la sonda, mentre il rosso indica il movimento lontano dalla sonda. Questa mappa mostra che, mentre il plasma sulla superficie del Sole ruota generalmente con la rotazione complessiva del Sole attorno al proprio asse, esso viene spinto verso l’esterno attorno alle macchie solari.
Infine, l’immagine della corona del Sole ottenuta con EUI mostra cosa accade sopra la fotosfera. Sopra le regioni attive delle macchie solari, il plasma incandescente appare sporgente. Il plasma, che raggiunge temperature di milioni di gradi, segue le linee del campo magnetico che si estendono dal Sole, spesso collegando macchie solari vicine.
Immagini assemblate
Le immagini sono state scattate quando Solar Orbiter si trovava a meno di 74 milioni di km dal Sole. Essere così vicini al Sole significa che ogni immagine ad alta risoluzione scattata da PHI ed EUI copre solo una piccola porzione del Sole. Dopo ogni scatto, la sonda doveva essere inclinata e ruotata finché ogni parte della superficie del Sole non veniva ripresa.
Per ottenere le immagini a disco completo, tutte le immagini sono state assemblate come un mosaico. I mosaici di PHI e EUI sono composti ciascuno da 25 immagini, catturate in un periodo di oltre 4 ore. Il disco solare ha un diametro di quasi 8000 pixel nei mosaici completi, rivelando un’incredibile quantità di dettagli.
L’elaborazione delle immagini necessaria per ottenere i mosaici di PHI è stata nuova e complessa. Ora che è stata completata una volta, l’elaborazione dei dati e l’assemblaggio dei mosaici saranno più veloci in futuro. Il team di PHI prevede di poter fornire mosaici ad alta risoluzione due volte all’anno.
