Il campo magnetico del Sole genera una grande varietà di fenomeni eruttivi, può rilasciare materia ed energia, su grande e su piccola scala. Ma può il Sole generare super-brillamenti, ovvero violente eruzioni di radiazione che liberano più energia di quella di milioni di milioni di bombe all’idrogeno? Se lo sono chiesti i ricercatori del Max Planck Institute for Solar System Research (Mps) e della University of Colorado in due articoli pubblicati la settimana scorsa sulla rivista Philosophical Transactions of the Royal Society A.
Immagine catturata dal Solar Dynamics Observatory il 2 ottobre 2014. Il brillamento è il flash di luce intensa visibile sul lato destro del Sole. Un’eruzione di materia solare è visibile subito sotto. Crediti: Nasa/Sdo
Vediamo una panoramica generale di due fenomeni che vengono generalizzati col termine “eruzioni solari”. Le espulsioni coronali di massa, in inglese coronal mass ejections o Cme, sono emissioni in grande scala di plasma e di campo magnetico dalla corona solare nello spazio interplanetario e sono la causa principale di fenomeni di space weather estremo nelle zone vicine alla Terra. I brillamenti, invece, sono rapidi rilasci di energia elettromagnetica nella corona solare causati dalla riconnessione magnetica nelle regioni attive del Sole, che sono zone temporaneamente caratterizzate da forti campi magnetici e associate alle macchie solari e alle facole. Essi sono strettamente legati alle Cme, anche se la relazione tra i due fenomeni non è così chiara: non tutti i grandi brillamenti producono Cme e non tutte le Cme sono accompagnate da brillamenti significativi.
La quantità di energia liberata dal Sole durante un brillamento può essere misurata solo al di fuori dell’atmosfera terrestre, oppure può essere determinata indirettamente grazie a dati e immagini di sonde spaziali. In entrambi i casi, le osservazioni sono state possibili solo negli ultimi settant’anni, da quando ha avuto inizio l’era moderna della strumentazione spaziale. Sappiamo quindi che non c’è stato alcun super-brillamento in questo periodo. Ma settant’anni sono davvero pochi se si considera l’intera storia della nostra stella. «Ci sono alcuni dati che suggeriscono che il Sole sarebbe in grado di produrre super-brillamenti, a grandi intervalli l’uno dall’altro, ma non abbiamo prove dirette di ciò», dice Natalie Krivova, prima autrice di uno dei due studi e ricercatrice al Mps.
Tali indizi possono essere ottenuti osservando stelle dello stesso tipo del Sole. Fortunatamente costituiscono un gruppo numeroso. Nel 2024 i ricercatori del Mps sono stati in grado di dimostrare che i super-brillamenti accadono circa una volta ogni cento anni per queste stelle di tipo solare. Un altro modo di ricavare informazioni è quello di sfruttare gli archivi naturali dell’attività solare: picchi di isotopi radioattivi possono essere rilevati nei tronchi di vecchi alberi e nel permafrost artico. Ciò dimostra che la Terra è stata ripetutamente esposta a bombardamenti di particelle solari particolarmente violenti nel corso della sua storia. Questi eventi sono comunemente attribuiti a Cme molto intense, ma non sappiamo se fossero anche accompagnati da super-brillamenti. «Secondo le conoscenze che abbiamo al momento, eruzioni estreme di particelle e brillamenti particolarmente intensi avvengono spesso in concomitanza, ma non sempre», spiega Valeriy Vasilyev, primo autore del secondo articolo e ricercatore al Mps.
Illustrazione storica fatta a mano della grande macchia solare che fu visibile sul Sole nell’aprile del 1947. Crediti: Mount Wilson Observatory
Il team di ricercatori guidato da Krivova ha tentato un nuovo approccio per comprendere il vero potenziale del Sole per quanto riguarda l’attività violenta. Il gruppo ha analizzato dati osservativi raccolti dal Solar Dynamics Observatory della Nasa tra il 2010 e il 2016 e ha cercato una relazione tra la quantità di energia rilasciata dai trecento brillamenti più intensi di quel periodo e la dimensione delle regioni attive corrispondenti sulla superficie visibile del Sole, considerate potenziali punti di partenza per un’eruzione. «Ovviamente sapevamo che non ci sono stati super-brillamenti in quel periodo», dichiara Krivova. «Ma la relazione statistica che abbiamo trovato tra l’energia liberata e l’estensione delle regioni attive dovrebbe essere valida anche per eventi più energetici».
Il secondo passo è stato quello di concentrarsi sulle più grandi macchie solari conosciute di sempre. «Le macchie solari sono state sistematicamente e regolarmente registrate negli ultimi quattrocento anni circa», dice Theodosios Chatzistergos, coautore del primo studio e ricercatore al Mps. «Esse ci offrono un altro modo di guardare nel passato della nostra stella», aggiunge. Basandosi sulla grandezza della macchia, il gruppo è riuscito a ricavare la dimensione della regione attiva associata e di conseguenza l’intensità di una possibile eruzione, prestando particolare attenzione ai rari outlier con altissima energia. Una delle più grandi macchie solari mai osservate fu la grande macchia dell’aprile del 1947, con un diametro di circa quaranta volte quello terrestre. Non ci fu alcun super-brillamento nemmeno in quell’occasione, ma lo studio ha dimostrato che una macchia di quelle dimensioni – seppure in casi statisticamente rari – può dare luogo a un super-brillamento.
«Il Sole ha il potenziale per super-brillamenti», conclude dunque Krivova, «poiché è in grado di produrre macchie solari che in teoria possono fungere da punti di partenza per le esplosioni di energia più violente».
Per saperne di più:
- Leggi su Philosophical Transactions of the Royal Society A l’articolo “Empirical flare energy limits for the largest historical sunspots”, di Natalie Krivova, Theodosios Chatzistergos, Maria Kazachenko e Emre Isik
- Leggi su Philosophical Transactions of the Royal Society A l’articolo “Linking solar magnetism, extreme solar particle events and stellar superflares”, di Valeriy Vasilyev, Ilya Usoskin e Natalie Krivova