GRAZIE ALLE MISURE DELLE SONDE NASA MMS

Ecco come l’onda scalda il vento solare

Come abili surfisti, le particelle di vento solare con la giusta velocità possono “prendere” l’onda di plasma, sottraendovi energia. Un processo noto come smorzamento di Landau, mai misurato prima in un plasma astrofisico

Illustrazione delle sonde Mms mentre misura il plasma del vento solare della regione di interazione con il campo magnetico della Terra. Crediti: Nasa

Un gruppo di ricerca anglo-statunitense ha condotto uno studio, i cui risultati sono stati recentemente pubblicati su Nature Communications, che descrive la prima misurazione diretta del trasferimento di energia tra le onde di plasma elettromagnetico nello spazio e le particelle di vento solare.

Secondo il nuovo studio, questo trasferimento di energia – che porta al riscaldamento dello spazio interplanetario a causa dell’energizzazione degli elettroni che compongono il vento solare – è indotto da un processo noto come smorzamento di Landau, dal nome del fisico russo Lev Davidovich Landau, vincitore del premio Nobel per la Fisica nel 1962 grazie ai suoi studi sulla superfluidità.

Questo processo di smorzamento (damping) si verifica quando un’onda viaggia attraverso un plasma e le particelle di plasma che viaggiano a una velocità simile ne assorbono parte dell’energia.

«Nel processo di smorzamento di Landau, il campo elettrico associato a onde in movimento attraverso un plasma può accelerare gli elettroni che si muovono con la giusta velocità assieme all’onda, in modo analogo a come un surfista cattura un’onda marina», commenta il coautore Greg Howes dell’Università dello Yowa.

Benché il fenomeno fosse stato precedentemente misurato in alcuni contesti semplici, non si sapeva se avrebbe operato allo stesso modo nei plasmi altamente turbolenti e complessi che si producono naturalmente nello spazio.

Utilizzando nuove misurazioni ad alta risoluzione delle sonde Nasa Magnetospheric Multi-Scale (Mms), lanciate nel 2015, assieme a nuove tecniche di analisi, gli autori del nuovo studio sono stati in grado di misurare direttamente il meccanismo di energizzazione del plasma nel vento solare.

«Il plasma è di gran lunga la forma più abbondante di materia visibile nell’universo ed è spesso in uno stato altamente dinamico e apparentemente caotico, noto come turbolenza», spiega il primo autore del nuovo studio, Christopher Chen della Queen Mary University of London. «Questa turbolenza trasferisce energia alle particelle nel plasma, il che conduce ad eccitamento e conseguente riscaldamento. In questo studio abbiamo fatto la prima misura diretta dei processi coinvolti nel riscaldamento da turbolenza in un plasma astrofisico naturale».

Secondo gli autori, le tecniche di analisi utilizzate nel nuovo studio potranno essere utilizzate in altre aree del Sistema solare, come la missione Nasa Parker Solar Probe, lanciata lo scorso anno, che sta per cominciare a esplorare la corona solare e il comportamento del plasma nei dintorni del Sole, per la prima volta da vicino.

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