OSSERVATA ANCHE UNA RIGA SPETTRALE PROIBITA

Il plasma in tasca

Studiando i ”burst” solari in ultravioletto, un team guidato da Salvo Guglielmino dell’Università di Catania è riuscito a osservarne gli effetti sulla corona solare. La scoperta, pubblicata mercoledì su The Astrophysical Journal, è stata possibile grazie ai dati del Solar Dynamics Observatory della Nasa

Francesca Zuccarello e Salvo Guglielmino, i due autori dell’Università di Catania che hanno firmato lo studio pubblicato su ApJ. Crediti: Inaf

Il Sole è caldo, ma non in modo uniforme: il plasma presenta infatti numerose strutture – per esempio, le “trecce” – collegate a diversi fenomeni. Fenomeni come gli Uv burst, picchi improvvisi di rilascio energetico che avvengono negli strati più interni dell’atmosfera solare, detti anche hot pockets – o “tasche (o sacche) bollenti”. Alcune recenti osservazioni in ultravioletto condotte da Salvo GuglielminoFrancesca Zuccarello dell’Università di Catania, entrambi associati Inaf, insieme a Peter Young del Goddard Space Flight Center della Nasa, hanno consentito di concludere che esistono “tasche” molto più bollenti delle altre, con temperature anche di un milione di gradi – cioè circa 100 volte superiori alla temperatura media della cromosfera solare. I risultati sono stati pubblicati mercoledì scorso, 23 gennaio, su The Astrophysical Journal, e Media Inaf ne parla oggi con il primo autore dello studio, Salvo Guglielmino.

Ma davvero il Sole ha le “tasche”? Di che si tratta?

«Il Sole non smette mai di sorprenderci. Qualche tempo fa, tra i primi risultati ottenuti con le osservazioni del satellite Iris, un gruppo guidato da Hardi Peter del Max Planck Institute for Solar System Research (Mps) aveva individuato sacche o “tasche” calde (con temperature di circa 100mila gradi) immerse nella fotosfera solare, lì dove il plasma normalmente non supera i 6000 gradi Kelvin. Queste “tasche” sono regioni molto localizzate, delle dimensioni di qualche centinaio di km, in cui il plasma si trova ad alta densità e alta temperatura, in qualche modo racchiuse dai campi magnetici presenti nella bassa atmosfera del Sole, in prossimità della superficie».

E questa tasca particolare che avete studiato voi, cos’ha di particolare?

«A partire dalle prime osservazioni, si è capito che queste “tasche” – chiamate anche Uv burst, per il fatto che appaiono come piccole esplosioni in immagini nell’ultravioletto – sono dovute alle interazioni tra i campi magnetici che continuamente emergono sulla superficie solare e il campo magnetico preesistente. Mai, però, si erano osservati Uv burst con temperature di un milione di gradi, come la “tasca” che abbiamo studiato noi in collaborazione con la Nasa. Questo significa che, in certe circostanze, quando i campi magnetici che interagiscono tra loro sono sufficientemente intensi, il plasma può essere riscaldato fino a raggiungere temperature proprie della corona solare, pur avendo densità confrontabili con quelle della bassa atmosfera, che sono di alcuni ordini di grandezza superiori al tenue materiale della corona. In effetti, contrariamente ai casi noti in letteratura finora, la nostra “tasca” ha una controparte osservabile per ore anche nell’estremo ultravioletto, come è stato chiaro analizzando anche le immagini di Sdo/Aia».

A proposito di ultravioletto: per studiarla, vi siete avvalsi dei dati del satellite Iris. In particolare, di alcune righe spettroscopiche, fra le quali una “riga proibita”: che cos’è?

«Come dicevamo, queste “tasche bollenti” sono osservabili principalmente nell’ultravioletto, per via della temperatura di emissione di circa 100mila gradi. Questa è la temperatura della cosiddetta “zona di transizione”, uno strato dell’atmosfera solare in cui il plasma passa in poche migliaia di km da temperature tipiche della cromosfera (attorno ai 10mila gradi) a temperature coronali (attorno al milione di gradi). Il satellite Iris è stato realizzato proprio per analizzare righe che si formano nell’ultravioletto in questo range di temperature, perché la regione di transizione non era ben conosciuta. Tuttavia, in questo range si trovano anche alcune righe coronali, ovvero con temperatura di formazione al di sopra di un milione di gradi. Tra di esse, c’è la riga del Fe XII a 134.9 nm, che è appunto una “riga proibita”: una riga, cioè, che non si forma per transizioni di dipolo classiche perché coinvolge anche una variazione della molteplicità di spin. Pertanto, è molto debole e normalmente non si può misurare. Nelle nostre osservazioni, abbiamo potuto usare tempi di esposizione molto lunghi che hanno permesso di rivelare che il plasma della “tasca” emette anche in questa riga: è stata la prova definitiva che la temperatura del plasma era realmente coronale, spiegando in parte anche l’emissione visibile in Sdo/Aaia nell’estremo ultravioletto».

Queste tasche sono anch’esse un meccanismo per spiegare l’enigma della temperatura della corona, molto più alta rispetto a quella della superficie del Sole? Se sì, mi pare che comincino a essere parecchi, questi meccanismi… non sono un po’ troppi? O fanno tutti parte di uno stesso fenomeno?

«Per i dati che abbiamo analizzato finora, come dicevamo prima, è probabile che queste tasche si formino per interazione tra campi magnetici che vengono in qualche modo a contatto tra loro. Il meccanismo fisico alla base del rilascio energetico sembra perciò essere la riconnessione magnetica, che è spesso invocata per spiegare il fenomeno dell’innalzamento della temperatura della corona rispetto alla fotosfera solare. In questo senso, appare probabile che questi eventi siano un’ulteriore manifestazione di un unico processo fisico. Adesso, per cercare di chiarire meglio l’origine degli Uv burst con temperature così elevate, stiamo cercando di interpretare le nostre osservazioni anche alla luce di simulazioni numeriche, in collaborazione con l’Istituto di Astrofisica delle Canarie e il Rosseland Centre for Solar Physics dell’Università di Oslo. Probabilmente, la storia non finisce qui…».


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