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Nel 1999 sul Sole sono state avvistate misteriose caratteristiche simili a dita – Ora gli scienziati hanno una spiegazione

Immagine fissa di diversi deflussi sovra-arcade, descritti anche come «caratteristiche scure simili a dita», che si verificano in un brillamento solare. I deflussi appaiono direttamente sopra la luminosa galleria di bagliori. Questo brillamento solare si è verificato il 18 giugno 2015. Credito: NASA SDO

Nel gennaio 1999, gli scienziati hanno osservato movimenti misteriosi all’interno di un brillamento solare.

A differenza dei tipici bagliori che mostravano un’energia luminosa che eruttava verso l’esterno dal Sole, questo bagliore solare mostrava anche un flusso di movimento verso il basso, come se il materiale stesse ricadendo verso il Sole. Descritto come «vuoti oscuri che si muovono verso il basso”, gli astronomi si chiedevano cosa stessero vedendo esattamente.

Ora, in uno studio pubblicato oggi (27 gennaio 2022) in Astronomia della natura, gli astronomi del Centro di Astrofisica | Harvard e Smithsonian (CfA) offrono una nuova spiegazione per i deflussi poco conosciuti, ora definiti dalla comunità scientifica come deflussi sovra-arcade (SAD).

«Volevamo sapere come si verificano queste strutture», afferma l’autore principale e astronomo CfA Chengcai Shen, che descrive le strutture come «caratteristiche scure simili a dita». «Cosa li guida e sono veramente legati alla riconnessione magnetica?»

Gli scienziati hanno ipotizzato che i SAD siano legati alla riconnessione magnetica sin dalla loro scoperta negli anni ’90. Il processo si verifica quando i campi magnetici si rompono, rilasciando radiazioni in rapido movimento ed estremamente energetiche, per poi riformarsi.

L’Atmospheric Imaging Assembly (AIA) a bordo NasaIl Solar Dynamics Observatory cattura un deflusso sovra-arcade all’interno di un brillamento solare avvenuto il 29 novembre 2020. Credit: NASA SDO/Sijie Yu

Sul Sole, quello che succede è che ci sono molti campi magnetici che puntano in tutte le direzioni diverse. Alla fine i campi magnetici vengono spinti insieme al punto da riconfigurarsi e rilasciare molta energia sotto forma di brillamento solare», afferma Kathy Reeves, coautrice dello studio e astronoma del CfA.

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Reeves aggiunge: “È come allungare un elastico e tagliarlo nel mezzo. È stressato e allungato, quindi tornerà indietro.

Gli scienziati hanno ipotizzato che i deflussi oscuri fossero segni di campi magnetici interrotti che «tornavano indietro» al Sole dopo un’eruzione di brillamento solare.

Ma c’era un problema.

La maggior parte dei deflussi osservati dagli scienziati sono «straordinariamente lenti», afferma il coautore Bin Chen, astronomo del Istituto di tecnologia del New Jersey.

Shen spiega: «Questo non è previsto dai modelli di riconnessione classici, che mostrano che i deflussi dovrebbero essere molto più rapidi. È un conflitto che richiede qualche altra spiegazione”.

Per scoprire cosa stava succedendo, il team ha analizzato le immagini di deflusso catturate dall’Atmospheric Imaging Assembly (AIA) a bordo del Solar Dynamics Observatory della NASA. Progettato e costruito in parte presso il CfA e guidato dal Lockheed Martin Solar Astrophysics Laboratory, l’AIA acquisisce immagini del Sole ogni dodici secondi in sette diverse lunghezze d’onda della luce per misurare le variazioni nell’atmosfera solare.

Hanno quindi effettuato simulazioni 3D di brillamenti solari e li hanno confrontati con le osservazioni.

I risultati mostrano che la maggior parte dei SAD non sono generati dalla riconnessione magnetica, dopo tutto. Invece, si formano da sole nell’ambiente turbolento e sono il risultato di due fluidi con densità diverse che interagiscono.

Reeves afferma che gli scienziati stanno essenzialmente vedendo la stessa cosa che accade quando l’acqua e l’olio si mescolano insieme: le due diverse densità del fluido sono instabili e alla fine si separano.

“Quei vuoti oscuri simili a dita sono in realtà un’assenza di plasma. La densità è molto più bassa lì rispetto al plasma circostante», afferma Reeves.

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Il team prevede di continuare a studiare i SAD e altri fenomeni solari utilizzando simulazioni 3D per comprendere meglio la riconnessione magnetica. Comprendendo i processi che guidano i brillamenti solari e le eruzioni solari, possono in definitiva aiutare a sviluppare strumenti per prevedere il tempo spaziale e mitigarne gli impatti.

Riferimento: «The Origin of Underdense Plasma Downflows Associated with Magnetic Reconnection in Solar Flares» 27 gennaio 2022, Astronomia della natura.
DOI: 10.1038/s41550-021-01570-2

Altri coautori del documento sono Xiaoyan Xie del CfA; Sijie Yu del New Jersey Institute of Technology; e Vanessa Polito del Bay Area Environmental Research Institute.

Questa ricerca è stata sostenuta da sovvenzioni dalla National Science Foundation.