Scoperte le prime evidenze dirette delle onde di Alfvén nell’atmosfera del sole: lo studio a guida italiana

Confermata sperimentalmente la presenza delle onde di Alfvèn nell'atmosfera del sole: "È la prima volta che questo particolare tipo di onde viene direttamente identificato nella bassa atmosfera solare"

Uno studio guidato da Marco Stangalini, ricercatore dell’Agenzia Spaziale Italiana (Asi) e associato Inaf e da Robertus Erdelyi, professore dell’Universita’ di Sheffield, ha confermato sperimentalmente la presenza delle onde di Alfvèn, una particolare tipologia di onda magnetoidrodinamica che gioca un ruolo cruciale nella trasmissione dell’energia nell’atmosfera del Sole, riporta l’agenzia di stampa Dire. Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy, ha coinvolto anche ricercatori da sette istituti e universita’, tra le quali l’Universita’ di Tor Vergata di Roma.

Le onde di Alfvèn, “dette anche onde magnetiche torsionali, hanno la loro importanza nella capacita’ di trasportare energia su grandi distanze, grazie alla loro natura puramente magnetica. Per loro caratteristica sono prodotte nell’atmosfera solare e possono addirittura propagarsi nello spazio interplanetario ed osservate nelle vicinanze della Terra – spiegano Asi, Inaf e Roma Tor Vergata in un comunicato congiunto – Nonostante numerose prove indirette della presenza di onde di Alfvèn nell’atmosfera del Sole piu’ esterna, nessuna evidenza diretta era stata trovata finora. Dopo oltre 50 anni ora, grazie ad osservazioni spettropolarimetriche ad alta risoluzione della fotosfera solare ottenute dallo spettropolarimetro dell’Istituto Nazionale di Astrofisica Ibis (Interferometric Bidimensional Spectrometer), realizzato in collaborazione con le universita’ di Firenze e Roma Tor Vergata, e’ stato finalmente possibile confermare l’esistenza di queste particolari onde del plasma nell’atmosfera solare. Una scoperta che fa luce sui meccanismi di eccitazione legati ai moti convettivi del plasma nella fotosfera solare. Le osservazioni analizzate nello studio sono state ottenute quando lo strumento era installato al Dunn Solar Telescope nel New Mexico, Usa. Lo strumento e’ ora in fase di aggiornamento nei laboratori Inaf per tornare operativo nel 2022 presso la Vacuum Tower Telescope alle Isole Canarie, Spagna“.

Crediti: M. Stangalini et al., Nature Astronomy, 2021

È la prima volta che questo particolare tipo di onde viene direttamente identificato nella bassa atmosfera solare, rendendo in tal modo possibile far luce sui meccanismi di eccitazione delle stesse. Cio’ che i nostri risultati ci mostrano e’ che queste onde sono eccitate dai moti convettivi sulla superficie della stella da dove riescono ad estrarre enormi quantita’ di energia, ben piu’ grandi di quelle richieste per scaldare gli strati piu’ esterni della nostra stella – commenta Stangalini – La domanda che ora ci poniamo e’ quindi dove va a finire tutta questa energia”.

Francesco Berrilli, professore ordinario presso il Dipartimento di Fisica di Roma Tor Vergata, ha sottolineato che “questo risultato conferma l’importanza dello studio della dinamica fotosferica per la comprensione dei complessi fenomeni fisici che avvengono negli strati piu’ alti dell’atmosfera solare spesso connessi alle sorgenti dello space weather”. “Si tratta di una evidenza che noi fisici solari abbiamo cercato per piu’ di 20 anni. Il prossimo passo consistera’ nell’usare questi processi come diagnostica per estrarre informazioni sulla dinamica dell’atmosfera della nostra stella”, specifica Dario Del Moro, ricercatore del Dipartimento di Fisica a Tor Vergata.

I risultati di questo studio hanno importanti ricadute non solo nella fisica solare – per aiutare gli esperti a comprendere il riscaldamento della corona e l’accelerazione del vento solare – ma anche nell’astrofisica delle alte energie e nel campo delle applicazioni come quello dei reattori a fusione nucleare. L’evidenza diretta della presenza di queste particolari onde nella fotosfera solare e’ solo un primo passo verso la comprensione dei meccanismi fisici associati ad esse in molti contesti fisici e astrofisici diversi. “Nuovi passi e ulteriori risposte si attendono dalle diverse infrastrutture e missioni dedicate allo studio del Sole quali i telescopi di futura generazione, come il telescopio da 4 metri DKIST (USA) e il prossimo telescopio solare europeo EST, o le missioni Solar Orbiter dell’ESA e Parker Solar Probe della NASA che ci stanno fornendo le prime eccezionali immagini. Sara’ grazie a questi formidabili strumenti e alla loro capacita’ di osservazione simultanea in diverse regioni spettrali che potremo sondare l’atmosfera solare a quote diverse e con sensibilita’ e risoluzioni spaziali e temporali mai raggiunte in precedenza. Sara’ cosi’ possibile una ricostruzione dinamica e tridimensionale dell’atmosfera fortemente magnetizzata della nostra stella, condizione necessaria per comprenderne in modo approfondito il comportamento”, conclude il comunicato.