Un passo avanti nella chimica del Sole

Ricercatori italiani risolvono un problema secolare su corona e fotosfera solare

La corona solare ci ha sempre creato problemi nel tentativo di associarla al resto della stella: da 50 anni il mistero più grande è quello della diversa composizione chimica tra fotosfera e corona. Un gruppo di ricercatori italiani ha studiato una soluzione e delineato una mappa 3D dell’atmosfera solare


Il 21 Dicembre è stato il giorno dei regali di Natale per l’astronomia: Giove e Saturno si sono uniti in una spettacolare congiunzione[1] e il mondo teorico ha finalmente trovato risposte sulla chimica del nostro Sole dopo 50 anni di attesa.

Il funzionamento interno di una stella è da sempre uno dei campi più interessanti e prolifici dell’astrofisica: la nostra stessa vita dipende dal Sole, è naturale cercare di capire ogni dettaglio della sua esistenza. Il motore interno di tali corpi è alimentato dalla fusione di elementi leggeri[2] e fenomeni complessi e violenti possono trasportare i prodotti della nucleo-sintesi verso l’esterno.

Il mistero della Corona

In una stella “piccola” e “leggera” come il Sole[3] i tempi si allungano e i meccanismi di produzione e trasporto fanno in modo che ci sia un ridotto mescolamento chimico, per cui anche negli strati esterni del corpo (la fotosfera) si ha una prevalenza di elementi leggeri. La superficie appare granulosa, a causa dei moti convettivi[4] ed ha una composizione di idrogeno ed elio, solo per un 2% altri prodotti di sintesi; la temperatura raggiunge i 5700 K.

Fin qui nulla di sconvolgente, ma le domande più complesse sono rivolte allo strato più esterno dell’atmosfera: la corona. Tale struttura si estende a 20 volte le dimensioni della stella stessa e raggiunge anche i 2 milioni di gradi, dato che recentemente ha trovato riscontro, ma lascia ancora aperte nuove ipotesi di spiegazione.[5] Questo strato è composto di gas ionizzato, formatosi appunto nelle strutture precedenti.

Nonostante le difficoltà, anche qui si è riusciti a formulare delle ipotesi, ma c’è un’altra questione che fino ad ora era rimasta irrisolta. Ogni suddivisione della stella è collegata al precedente ed alla successiva grazie a meccanismi di trasporto energetico, parrebbe scontato affermare che la composizione chimica della corona sia sostanzialmente la stessa di quella in fotosfera. Bene, da 50 anni si è capito che non è così. Perché?

La soluzione italiana

La corona presenta righe d’emissione nel proprio spettro prevalentemente da elementi fortemente ionizzati (come il Fe+13) evidenziando inoltre una composizione chimica differente rispetto alla fotosfera ed il regalo di questo Natale ci viene dato dall’ASI[6] nella soluzione al dilemma.

Un gruppo di ricercatori ha combinato i risultati dello spettrografo IBIS in forza al telescopio DST negli USA con quelli acquisiti dalla più famosa SDO della NASA, sottolineando l’importanza di poter confrontare dati simultanei ottenuti a quote diverse[7].

La risposta sta nel campo magnetico solare, il quale andrebbe ad interferire con la materia ionizzata dissociando elementi più pesanti e fornendo un ulteriore meccanismo di trasporto energetico dagli strati più bassi. Con questi dati e tecniche i ricercatori sono riusciti nella costruzione di una completa mappa 3D dell’atmosfera stessa. Inoltre tali differenze in composizione sono riscontrabili anche nel vento solare: si può finalmente aggiungere pezzi ad un complicato puzzle.

Mappa campo magnetico dello studio dei ricercatori ASI. Fonte: MediaINAF
Mappa campo magnetico dello studio dei ricercatori ASI. Fonte: MediaINAF

Quale futuro

Il campo magnetico è invischiato in una quantità di processi non indifferente, dalla struttura e composizione dell’intera eliosfera[8], fino alle interazioni coi pianeti del sistema solare. Una comprensione più profonda dei possibili effetti darebbe un impulso fondamentale nello studio dei venti stellari e delle atmosfere planetarie e stellari, anche addirittura nel campo delle interazioni col mezzo interstellare.

L’eliosfera infatti si estende fino a 4 volte la distanza Nettuno-Sole con una forma irregolare e protegge il sistema solare dai raggi cosmici più energetici, anche questo campo è di sicuro interesse per un approfondimento futuro.

 

Modello rappresentativo dell'eliosfera. Il Sole si trova al centro di tale forma irregolare, quest'ultima determina il confine col mezzo interstellare. Le linee bianche rappresentano il campo magnetico solare, mentre quelle rosse quello interstellare. Fonte: Globalscience
Modello rappresentativo dell’eliosfera. Il Sole si trova al centro di tale forma irregolare, quest’ultima determina il confine col mezzo interstellare. Le linee bianche rappresentano il campo magnetico solare, mentre quelle rosse quello interstellare. Fonte: Globalscience

In merito a ciò, suggerisco la lettura sugli ultimi esperimenti correlati a questo link e questo link.

Infine per dettagli ulteriori sulla scoperta italiana rimando a questo articolo: https://www.media.inaf.it/2020/12/21/va-in-onda-la-chimica-della-corona-solare/

 

Note:

[1] Congiunzione Giove/Saturno: un evento periodico che pone i pianeti prospetticamente vicini, così brillante non accadeva da secoli

[2] Produzione energetica nelle stelle: dettagli sui meccanismi principali a questo link

[3] Sole: esistono stelle più piccole, ma mediamente troviamo corpi molto più massicci, anche più di 100 volte.

[4] Convezione: efficiente meccanismo di trasporto energetico, nel Sole opera negli strati esterni. Per dettagli QUI

[5] Calore corona solare: per gli ultimi dettagli rimando a questo link

[6] ASI: Agenzia Spaziale Italiana

[7] Quote diverse: DST è un telescopio terrestre, SDO è in orbita geosincrona

[8] Eliosfera: una “bolla” magnetica composta da materiale in deflusso dal Sole, per dettagli questo link

Informazioni su Edoardo Feudatari 12 Articoli
Sono un ragazzo di Padova, nato a Mantova nel 1993. Eterno studente, laureato in Psicologia e Astronomia, coltivo interessi in molti campi. Mi ritengo una persona poliedrica, un modo edulcorato per nascondere un curriculum schizofrenico che spazia dalla musica, allo sport, al bartending, ai motori, all'arbitraggio. Le molteplici esperienze mi hanno permesso di entrare in contatto con ambienti molto diversi e persone di ogni età e contesto, permettendomi di affinare adattabilità ed elasticità, problem solving, gestione dello stress e collaborazione in team anche con ruoli di responsabilità

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1 Commento    |    Aggiungi un Commento

  1. Per gli appassionati del Sole come me e per chi mastica un po l'inglese, riporto il link all'articolo, ben più approfondito rispetto a quello sul sito INAF (per ovvie necessità divulgative), presente sul sito della Royal Society, vi trovate spiegata la metodologia punto per punto, tutte le misure effettuate e la loro importanza nel quadro generale per la comprensione del fenomento e una "limata" alle ipotesi su elementi ancora oscuri, alla luce di questo nuovo studio.

    Un testo molto appassionante (almeno per chi ama il Sole e/o la chimica).