ANALIZZANDO LE RIGHE DEL MAGNESIO E DEL MANGANESE

Nella “pelle” del Sole a studiare i campi magnetici

Arrivano dall’esperimento su razzo suborbitale Clasp2 le prime misure dei segnali di polarizzazione relativamente deboli prodotti da vari meccanismi fisici nelle righe spettrali dello spettro ultravioletto della cromosfera del Sole. Tutti i dettagli su Science Advances

     23/02/2021
Social buttons need cookies

I campi magnetici negli strati esterni del Sole sono uno tra i principali fattori all’origine della sua violenta attività. Le osservazioni spettropolarimetriche condotte dalla missione Clasp2 (Chromospheric Lyman-Alpha SpectroPolarimeter) hanno ora permesso di mappare questi campi solenoidali in tutta l’atmosfera solare, dalla fotosfera fino alla base della corona.

Illustrazione artistica dei campi magnetici nella regione attiva della nostra stella osservata dall’esperimento Clasp2. Crediti: Gabriel Pérez Díaz, Smm (Iac)

La ricerca, guidata dalla ricercatrice del National Astronomical Observatory giapponese Ryohko Ishikawa, si è concentrata sullo studio dei campi magnetici nella cromosfera, una regione dell’atmosfera solare che si estende per alcune migliaia di chilometri tra la fotosfera – uno strato relativamente sottile e “freddo”, con temperature di poche migliaia di gradi – e la corona, uno strato esteso dove invece le temperature sono superiori al milione di gradi.

«È impossibile comprendere l’atmosfera solare senza determinare i campi magnetici della cromosfera, specialmente negli strati esterni, dove la temperatura del plasma è attorno ai diecimila gradi e le forze magnetiche dominano la struttura e la dinamica del plasma», osserva a questo proposito Javier Trujillo Bueno dell’Instituto de Astrofísica de Canarias (Iac), in Spagna, e coautore della pubblicazione.

Studi teorici svolti precedentemente da questo stesso gruppo di ricerca hanno indicato che è possibile ottenere informazioni su questi campi magnetici misurando la polarizzazione circolare che essi generano nella luce ultravioletta emessa da atomi di idrogeno neutro e di magnesio ionizzato nella cromosfera solare, un fenomeno conosciuto come effetto Zeeman. Poiché l’atmosfera terrestre assorbe fortemente la radiazione ultravioletta proveniente dal Sole, per misurarne la polarizzazione circolare occorre però osservarla da altitudini superiori ai cento chilometri: obiettivo che gli esperimenti Clasp2 e il suo predecessore Clasp1 hanno raggiunto viaggiando a bordo di un razzo.

A sinistra, l’immagine ottenuta con il telescopio Sdo della Nasa che mostra la regione attiva osservata simultaneamente dall’esperimento Clasp2 (pannello superiore) e dallo strumento Sot della sonda spaziale Hinode (pannello inferiore). Nei pannelli a destra, in alto la variazione dell’intensità della lunghezza d’onda dello spettro dell’ultravioletto solare, in basso la polarizzazione circolare della luce Uv misurata dall’esperimento Clasp2. Crediti: Naoj, Iac, Nasa/Msfc, Ias

Grazie ai dati ottenuti da questi esperimenti in volo suborbitale, e in particolare grazie a una parte dei dati acquisiti dall’esperimento Clasp2, il team di ricerca è riuscito a misurare l’intensità e la polarizzazione circolare della radiazione ultravioletta emessa da una regione attiva del Sole nell’intervallo spettrale contenente le righe di assorbimento del magnesio ionizzato (Mg II) e del manganese neutro (Mn I).

«I segnali di polarizzazione circolare delle righe spettrali del magnesio (Mg II) sono sensibili ai campi magnetici nelle regioni centrali ed esterne della cromosfera solare, mentre la polarizzazione circolare delle righe del manganese (Mn I) risponde ai campi magnetici nelle regioni più profonde della cromosfera», spiega il ricercatore dell’Iac Tanausú del Pino Alemán, un altro degli autori dello studio.

La stessa regione attiva del disco solare è stata inoltre scrutata dagli strumenti della sonda spaziale Hinode, che hanno permesso di ottenere informazioni sui campi magnetici nella fotosfera, mentre le osservazioni simultanee con il telescopio spaziale Interface Region Imaging Spectrograph (Iris) hanno reso possibile misurare l’intensità della radiazione ultravioletta con una risoluzione spaziale elevata. Ciò ha permesso per la prima volta di mappare il campo magnetico nella regione attiva osservata lungo tutta la verticale dell’atmosfera solare.

I risultati ottenuti, pubblicati su Science Advances, confermano e dimostrano che in queste regioni dell’atmosfera solare le linee di forza del campo magnetico si espandono e riempiono l’intera cromosfera prima di raggiungere la base della corona. Inoltre, suggeriscono che l’intensità del campo magnetico negli strati esterni della cromosfera è fortemente correlata con l’intensità della radiazione al centro delle righe del magnesio e con la pressione degli elettroni negli stessi strati, rivelando l’origine magnetica del riscaldamento nelle regioni esterne dell’atmosfera solare.

«La mappatura del campo magnetico nei vari strati dell’atmosfera solare è di grande interesse scientifico», conclude Ernest Alsina Ballester, ricercatore all’Iac e coautore della pubblicazione. «Ci aiuterà a decifrare l’accoppiamento magnetico tra le diverse regioni».

Per saperne di più: