Nel Sistema solare le espulsioni coronali di massa – o Cme, dall’inglese coronal mass ejection – sono un fenomeno che conosciamo bene: enormi bolle di plasma magnetizzato che partono dalla nostra stella e attraversano lo spazio interplanetario, quando si avvicinano all’atmosfera terrestre possono scatenare, nei casi più gravi, “tempeste” geomagnetiche in grado di causare problemi ai satelliti o di interferire con le comunicazioni radio e le apparecchiature elettroniche. Meno bene conosciamo le ragioni per cui questo fenomeno, così comune attorno al Sole, pare essere assai più raro attorno alle altre stelle.
Eruzione solare ripresa il 7 giugno 2011 dalla sonda Solar Dynamics Observatory della Nasa. Crediti: Nasa/Sdo/Aia Consortium
Una possibile spiegazione è che la chiave del mistero stia nei campi magnetici: attorno alle stelle magneticamente più attive, il campo può essere tanto forte da bloccare l’espulsione sul nascere, prima che riesca a lasciare la stella stessa. Ipotesi, questa, che trova per la prima volta conferma sperimentale in uno studio pubblicato la settimana scorsa su Physical Review Letters. Combinando simulazioni astrofisiche e modelli magnetoidrodinamici con i risultati di esperimenti condotti in laboratorio con laser ad alta energia, un team guidato da Sophia Chen dei Light Stream Labs (Palo Alto, Usa) e dell’Istituto nazionale di fisica e ingegneria nucleare di Bucarest (Romania) è riuscito a riprodurre il fenomeno in ambiente controllato.
Riproducendo fedelmente, seppur in scala ridotta, le condizioni astrofisiche che si presentano attorno a una stella, gli autori dello studio – fra i quali anche tre ricercatori dell’Istituto nazionale di astrofisica – hanno usato il laser per generare flussi di plasma in grado di simulare le espulsioni di massa stellari. Esposto a campi magnetici ambientali relativamente deboli, il plasma si propagava liberamente. Ma quando la forza dei campi magnetici è aumentata, ecco che il flusso si è frammentato, diventando dapprima instabile e infine arrestandosi del tutto.
«Quando, aumentando l’intensità del campo magnetico, abbiamo osservato il cambiamento nel comportamento del plasma in propagazione, è stata una vera sorpresa», ricorda uno degli autori dell’articolo, Julien Fuchs, all’epoca dell’esperimento ricercatore in Francia al Luli del Cnrs e oggi al Technion di Haifa, in Israele. A stupire i ricercatori è stato soprattutto quanto fosse brusco il passaggio da un regime all’altro. «D’altronde è questa l’essenza delle scoperte sperimentali».
Il laboratorio presso l’École Polytechnique (Francia) in cui sono stati condotti gli esperimenti volti a ricreare le Cme stellari. È visibile l’interno della camera di bersaglio sottovuoto in cui vengono generati i plasmi, con, al centro, la bobina che consente di ricreare i forti campi magnetici che riproducono – in scala – quelli di una giovane stella. Crediti: Julien Fuchs, Technion
Più in dettaglio, ciò che è emerso dalle simulazioni è che il meccanismo fisico responsabile dell’interruzione delle espulsioni è una cosiddetta instabilità di tipo “kink” – o instabilità “a piega”. Instabilità che si è osservata nel flusso di plasma quando, appunto, il campo magnetico esterno era sufficientemente forte da provocarne la curvatura e persino a farlo tornare indietro. Questo potrebbe spiegare perché le Cme siano così rare nelle altre stelle: sebbene le stelle attive producano enormi brillamenti, tali da generare Cme anche molto intense, osservano gli autori dello studio, queste espulsioni potrebbero non riuscire a sfuggire alla stella, rimanendo intrappolate dal campo magnetico su larga scala che la circonda.
Un risultato, questo, con implicazioni importanti anche per la ricerca di esopianeti potenzialmente abitabili: le Cme possono infatti arrivare a spazzar via le atmosfere planetarie, o a modificarne la composizione chimica, influenzando così l’abitabilità a lungo termine dei mondi alieni che le subiscono. Dunque è possibile che alcuni esopianeti per i quali si riteneva che l’ambiente spaziale fosse troppo ostile per consentire lo sviluppo di forme di vita siano in realtà – complici i campi magnetici attorno alla propria stella e la loro capacità di sopprimere le Cme – in grado di conservare le atmosfere per miliardi di anni.
Per saperne di più:
- Leggi su Physical Review Letters l’articolo “Experimental evidence for coronal mass ejection suppression in strong stellar magnetic fields”, di S.N. Chen, K. Burdonov, W. Yao, J. D. Alvarado-Gómez, C. Argiroffi, J. Béard, S. Bolanõs, R. Bonito, A. Ciardi, O. Cohen, J. J. Drake, S. Orlando e J. Fuchs