Astrofisica: svelato il meccanismo di innesco delle esplosioni più violente del Sistema Solare

Uno studio getta nuova luce sul processo di formazione delle regioni attive sul Sole, responsabili delle più potenti eruzioni nel Sistema Solare come i brillamenti e le espulsioni di massa coronale

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Le più violente eruzioni nel Sistema Solare hanno origine nelle regioni attive del Sole, zone dove sono presenti intensi campi magnetici che emergono dall’interno del Sole. I campi magnetici nelle regioni attive possono essere molto complessi e aggrovigliati.
Conoscere le proprietà delle contorte linee del campo magnetico solare è di fondamentale importanza per comprendere il meccanismo di innesco dei brillamenti solari (flare) e delle espulsioni di massa coronale (CME), fenomeni che liberano grandi quantità di energia, particelle e gas ionizzato e che possono avere importanti effetti anche sull’ambiente terrestre. Una delle domande più dibattute finora su questo argomento è se la torsione (“twist”) dei campi magnetici emerga sulla superficie solare risalendo con la sua regione attiva o venga invece creata successivamente nell’atmosfera solare.

Winding simulation
Simulazione di linee di campo magnetico attorcigliate che emergono attraverso la fotosfera. Crediti: D. Mac Taggart et al.

Ora un gruppo di ricercatori guidati da David MacTaggart dell’Università di Glasgow, nel Regno Unito, che comprende tra gli altri Paolo Romano e Salvatore Guglielmino dell’INAF di Catania, presenta una ricerca secondo la quale le regioni attive vengono prodotte dall’emersione di tubi di flusso magnetici già attorcigliati. I risultati dello studio sono stati appena pubblicati in un articolo sulla rivista Nature Communications.

Per ottenere l’evidenza diretta della presenza di “twist” nei tubi di flusso in emersione che formano le regioni attive, abbiamo analizzato il processo di emersione di una regione attiva (NOAA 11318), che avevamo studiato in un precedente lavoro del 2014”, spiega Paolo Romano, ricercatore all’INAF di Catania e co-autore dello studio. “Utilizzando dati acquisiti dal satellite Solar Dynamic Observatory (SDO) relativi alla fotosfera solare, dopo aver determinato i moti orizzontali delle strutture della regione attiva in formazione e il flusso magnetico di ciascuna di esse, abbiamo applicato un algoritmo per determinare la nuova quantità fisica proposta dal punto di vista teorico dai colleghi di Glasgow, il cosiddetto magnetic winding, che fornisce una misura indipendente della topologia del tubo di flusso da affiancare all’elicità magnetica (magnetic helicity) – una quantità fisica che misura invece la complessità topologica del campo magnetico, ovvero, nel nostro caso, quanto sia intricata la configurazione magnetica di una regione attiva solare. Confrontando i risultati che abbiamo ottenuto dalle osservazioni con le simulazioni numeriche, abbiamo infine verificato che l’andamento del winding e dell’elicità nella regione attiva NOAA 11318 in formazione è consistente con l’emersione di un tubo di flusso che emerge già attorcigliato dalla zona di convezione solare in fotosfera“.

Per la prima volta, con questo studio abbiamo ottenuto una misura diretta della topologia del campo magnetico di una regione attiva osservata durante la sua emersione in fotosfera”, aggiunge Salvo Guglielmino, ricercatore all’INAF di Catania e anch’egli nel gruppo di ricerca. “Il processo di ‘twist’, peraltro, è essenziale per l’innesco dei fenomeni di rilascio energetico nell’atmosfera solare, come flare e CME, per cui avere la possibilità di determinare sin dalle prime fasi dell’emersione di una regione attiva la sua topologia, più o meno attorcigliata, permetterà di conoscere meglio il suo potenziale eruttivo. Questo – conclude il ricercatore – potrà accrescere la nostra capacità di fare previsioni più accurate anche nel campo dello space weather”.