Brillamenti solari, l’energia di miliardi di bombe

Brillamento solare di classe X6.9 registrato dalla Nasa il 9 agosto 2011. In ordine crescente di potenza, le classi sono A, B, C, M e X. Ogni classe è dieci volte più potente di quella precedente. Crediti: Wikimedia commons

I brillamenti solari sono le più violente esplosioni del Sistema solare, e si vedono anche su molte altre stelle. Sono improvvisi aumenti di luminosità ben osservati nella bande dei raggi X, ma ci può essere emissione un po’ in tutte le bande, dal radio ai gamma. Nella banda X emette radiazione la corona solare, la parte più esterna dell’atmosfera del Sole, caratterizzata da tenue plasma a milioni di gradi. Durante i brillamenti, il plasma raggiunge temperature ben al di sopra dei 10 milioni di gradi e una luminosità che può superare quella dell’intera corona. Le prime osservazioni X di brillamenti risalgono agli anni ’60, da razzi, ma molte informazioni vengono dalle successive missioni su satellite, in particolare Skylab, Solar Maximum Mission, Yohkoh e Rhessi. I brillamenti hanno un andamento caratteristico della luminosità: un aumento repentino, seguito da una diminuzione molto più graduale. Non durano molto, da qualche minuto a qualche ora al massimo, e sono localizzati in piccole regioni sulla superficie del Sole. Essendo canali magnetici chiusi che trattengono il plasma solare, queste regioni sono per lo più a forma di arco. Intensi brillamenti possono coinvolgere via via intere arcate di canali magnetici. A volte la forza del brillamento è tale da rompere questi canali, e si hanno gigantesche eruzioni solari, con nubi di plasma che vengono proiettate nello spazio interplanetario. I brillamenti sono più frequenti, anche alcuni al giorno, in periodi di alta attività solare, in presenza degli intensi campi magnetici delle macchie. Difatti, la causa dei brillamenti viene fatta risalire a instabilità magnetiche, che accelerano particelle e liberano energia rapidamente, provocando l’aumento repentino della luminosità, seguito da un raffreddamento più graduale.

Il più potente brillamento solare di cui si abbia memoria, all’origine della tempesta solare nota come Evento di Carrington, venne osservato il primo settembre del 1859 dall’astronomo britannico Richard Carrington

Studi in corso e domande aperte

L’attualità degli studi si concentra sull’analisi di osservazioni simultanee, in bande anche molto diverse, per riuscire a risalire a tutti I processi in gioco e a correlarli, con missioni quali Rhessi, Hinode e Solar Dynamics Observatory. Studiare i brillamenti non risulta facile ed essi riservano ancora diversi segreti. Quello principale è che l’energia viene rilasciata su scale molto piccole e in tempi rapidissimi, per cui è difficile localizzare la “canna fumante”. Alcuni processi coinvolti, quali la riconnessione magnetica su tempi così brevi, non sono ancora chiari e i brillamenti sono proprio un banco di prova anche per questi. D’altra parte, il loro studio riveste grande importanza, perché producono radiazione e flussi di particelle ad alta energia. Le eruzioni di nubi di plasma, raggiungendo la Terra, possono provocare vari effetti sulle attività umane, nonché spettacolari aurore boreali. Uno dei principali obiettivi della giovane meteorologia spaziale (space weather) è proprio quello di riuscire a prevedere questi fenomeni, e l’eventuale produzione di nubi di plasma, con anticipo tale da poter prendere opportune precauzioni. I meccanismi di produzione di energia e particelle ad alta energia sono senz’altro l’altra grande sfida ancora attuale che offrono i brillamenti nel campo di tutta la fisica del plasma, con ovvie ricadute anche nel campo della produzione di energia. Nuove missioni quali Solar Orbiter saranno in grado di fornire nuove preziose informazioni.

Il coinvolgimento dell’Istituto nazionale di astrofisica

Il contributo dei ricercatori dell’Inaf allo studio dei brillamenti solari riguarda la partecipazione all’analisi e interpretazione delle osservazioni da Terra e da satellite, e in particolare tramite modelli idrodinamici dettagliati fin dagli anni ’80. L’Inaf ha anche partecipato ai test di strumentazione per la missione solare Hinode.