TIENE CONTO SIA DEGLI EFFETTI MACROSCOPI, SIA DI QUELLI MICROSCOPICI

La prima simulazione di un brillamento solare

Un team di astrofisici solari della Ku Leuven ha sviluppato una simulazione auto-consistente dei processi fisici che si verificano durante un brillamento solare, grazie al potere computazionale dei supercomputer del dipartimento di astrofisica del plasma. Si tratta della prima riproduzione virtuale di un evento simile. Tutti i dettagli su ApJ

     23/06/2020
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Il Solar Dynamics Observatory della Nasa ha catturato questa immagine di un brillamento solare il 2 ottobre 2014. Il brillamento è quel bagliore luminoso sulla destra del Sole, al di sotto del quale è visibile un’esplosione di materiale. Crediti: Nasa/Sdo

Tra gli eventi esplosivi più spettacolari del Sistema solare ci sono senza dubbio i brillamenti solari: esplosioni che avvengono sulla superficie del Sole e che rilasciano un’enorme quantità di energia, equivalente a quella di migliaia di miliardi di bombe atomiche che esplodono contemporaneamente. Le eruzioni di plasma emesse a seguito di questi eventi, raggiungendo la Terra, possono interrompere le connessioni radio e causare il black-out di centrali elettriche, ma sono anche alla base di fenomeni sbalorditivi come l’aurora boreale.

Si tratta di fenomeni estremamente complessi, che producono emissioni su tutto lo spettro elettromagnetico, oltre a generare particelle accelerate e vari tipi di fenomeni secondari a esse associate. Grazie alle osservazioni da parte di satelliti e telescopi, oggi gli astrofisici solari conoscono abbastanza bene i processi fisici che avvengono durante questi eventi. Sanno, ad esempio, che i brillamenti solari convertono in modo molto efficiente l’energia dei campi magnetici del Sole in calore, luce ed energia cinetica.

Queste violente esplosioni sono comunemente illustrate attraverso un modello standard che raccoglie tutti gli ingredienti fisici alla base del processo, identificati grazie a osservazioni multi banda del nostro Sole: riconnessione magnetica, accelerazione delle particelle nel vento solare ed emissione associata a varie lunghezze d’onda. Un modello, questo, che è alla base dell’interpretazione di eventi simili su altre stelle, dischi di accrescimento e getti. Si tratta tuttavia di una rappresentazione e come tale non completamente coerente con la realtà. Per la creazione di una simulazione coerente devono essere presi in considerazione tanto gli effetti macroscopici del fenomeno – parliamo di eventi che si estendono per decine di migliaia di chilometri, dimensioni più grandi della Terra – quanto la fisica delle particelle a livello microscopico. Una sfida enorme. Ma non impossibile.

La prima simulazione di un brillamento solare prodotta dal team di scienziati guidati dal ricercatore post-doc Wenzhi Ruan. Crediti: Uk Leuven – Wenzhi Ruan

C’è riuscito un team di ricercatori dell’Università Katholieke di Lovanio (Ku Leuven), in Belgio. I ricercatori, utilizzando il potere computazionale dei supercomputer del dipartimento di Astrofisica del Plasma, hanno infatti creato una simulazione auto-consistente dei processi fisici che si verificano durante queste esplosioni. Una simulazione in cui gli effetti microscopici delle particelle cariche accelerate dal brillamento solare sono combinati con modelli magneto-idrodinamici di questo plasma e con modelli macroscopici dell’evento. Si tratta della prima riproduzione virtuale di un evento simile.

«Abbiamo convertito i risultati di una simulazione numerica in osservazioni virtuali di un brillamento solare, imitando i telescopi in tutte le lunghezze d’onda rilevanti» sottolinea il professore Rony Keppens, a capo del team che ha creato la simulazione e co-autore dello studio. «Questo» continua lo scienziato «ci ha permesso di convertire il modello standard dei brillamenti solari da un’illustrazione a un modello reale».

Come sottolinea Keppens, «La simulazione consente inoltre di calcolare l’efficienza di conversione dell’energia di un brillamento solare. Possiamo farlo combinando la forza del campo magnetico del Sole ai piedi del brillamento con la velocità con cui questo brillamento si muove».

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