Per gli osservatori sulla Terra, il Sole appare come un disco luminoso e familiare, ma ciò che vediamo è solo metà della storia. Come la Luna, una metà del Sole è permanentemente nascosta alla nostra vista diretta: il lato oscuro, oltre il bordo solare visibile. Eppure, l’attività che si sviluppa in quella zona può alla fine ruotare verso la Terra, scatenando talvolta brillamenti ed eruzioni solari in grado di interrompere la tecnologia umana.
Ascoltare la metà nascosta del Sole
Un quarto di secolo fa, gli scienziati hanno ideato un modo per rilevare queste minacce invisibili prima che ruotino e diventino visibili. Utilizzando una tecnica nota come eliosismologia, gli scienziati analizzano le onde sonore che riverberano all’interno del Sole per localizzare le grandi regioni attive che si formano sulla sua metà nascosta. Questi metodi possono rivelare la presenza di gruppi di macchie solari giorni prima che diventino visibili dalla Terra.
“L’eliosismologia ci ha permesso di individuare le regioni attive sul lato nascosto del Sole. Tuttavia, fino a poco tempo fa non eravamo in grado di determinarne una delle proprietà più importanti: la polarità magnetica“, afferma il Dott. Amr Hamada del National Science Foundation National Observatory (NSF NSO) degli Stati Uniti. Il Dott. Hamada è l’autore principale di uno studio pubblicato sulla rivista Scientific Reports.
La polarità magnetica descrive l’orientamento dei campi magnetici, con la polarità positiva rivolta verso l’esterno, mentre la polarità negativa è rivolta verso l’interno. Questa struttura determina l’interazione dei campi magnetici solari con l’ambiente circostante e se un’eruzione solare possa generare una potente tempesta geomagnetica o solo una debole.
La svolta deriva da una nuova analisi delle osservazioni eliosismologiche raccolte dal NSF-NOAA Global Oscillation Network Group (NSF-NOAA GONG), costruito e gestito dal NSO con il supporto della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
“Sebbene i campi magnetici siano già stati stimati in passato, la novità risiede nella determinazione, basata su principi fisici, delle polarità magnetiche e dell’angolo di inclinazione all’interno delle regioni attive identificate tramite eliosismica“, spiega il Dott. Kiran Jain, scienziato responsabile del progetto NSO Far Side e coautore dello studio.
Come una rete globale di telescopi “ascolta” le onde
NSF-NOAA GONG è una rete mondiale di telescopi solari robotici che monitora continuamente le sottili oscillazioni che si propagano sulla superficie del Sole. Queste oscillazioni, causate da onde che si propagano all’interno del Sole, contengono informazioni sulle strutture interne e sulle caratteristiche magnetiche della nostra stella. “Il Sole vibra costantemente di onde sonore“, afferma Hamada. “Misurando il modo in cui queste onde si propagano all’interno del Sole, possiamo ricavare informazioni sulle strutture sia interne che sulla sua superficie nascosta”.
“Per oltre due decenni, le oscillazioni del Sole sono state utilizzate per produrre mappe del lato nascosto che rivelano la presenza di grandi regioni attive. Ma il nuovo studio dimostra che le onde contengono ulteriori indizi nascosti nei loro schemi”, afferma il Dott. Alexei Pevtsov, Direttore Associato del Programma Sinottico dell’NSO, responsabile delle operazioni GONG della NSF-NOAA.
Decifrare le impronte magnetiche nascoste
Esaminando sottili segnali noti come sfasamenti nelle mappe eliosismiche, Hamada e un team di scienziati dell’NSO, dell’Instituto de Astrofısica de Andalucia (Spagna) e della NorthWest Research Associates (Stati Uniti) hanno scoperto di poter dedurre come sono disposti i campi magnetici all’interno di queste regioni del lato nascosto. Analizzando attentamente la struttura dei segnali di sfasamento e applicando dipendenze note (come la regola di polarità di Hale), si può dedurre la polarità magnetica delle regioni attive anche se non sono direttamente visibili. In sostanza, le onde sonore del Sole non solo mostrano dove si trovano le regioni attive, ma rivelano anche informazioni sulla loro struttura magnetica.
Utilizzando questo metodo, i ricercatori possono ricostruire magnetogrammi risolti in polarità – mappe che mostrano l’orientamento del campo magnetico – per le regioni dell’emisfero nascosto del Sole. Questa capacità rappresenta un passo importante verso un obiettivo di lunga data della fisica solare: costruire una mappa globale completa del campo magnetico solare.
Perché il magnetismo del lato nascosto è importante per la Terra
Fino ad ora, le mappe magnetiche solari erano limitate al lato rivolto verso la Terra. Visto dalla Terra, il Sole impiega circa 27 giorni per completare una rotazione, il che significa che le regioni attive che si formano al di fuori del nostro campo visivo possono diventare geoeffettive molto prima che gli scienziati possano misurarne direttamente la struttura magnetica. L’integrazione dei dati di polarità del lato nascosto nei modelli globali del campo magnetico potrebbe migliorare drasticamente le previsioni dell’attività solare.
Tali miglioramenti sono sempre più importanti. Le eruzioni solari associate a regioni magnetiche intense possono innescare eventi meteorologici spaziali in grado di danneggiare i satelliti, mettere in pericolo gli astronauti nello spazio e interrompere la navigazione, le comunicazioni e il trasporto di energia. Un quadro magnetico più completo del Sole potrebbe fornire ai meteorologi avvisi più tempestivi di eventi potenzialmente perturbatori.
Verso una mappa solare veramente globale
Sebbene il lato nascosto del Sole sia completamente invisibile ai telescopi vicini alla Terra, le onde acustiche interne del Sole trasportano informazioni da quell’emisfero nascosto attraverso l’interno solare. “Un’idea che cattura l’immaginazione delle persone è che possiamo ‘vedere’ il lato nascosto del Sole usando le onde sonore“, afferma Hamada. Con la nuova tecnica, che combina l’eliosismologia e le proprietà note dei campi magnetici, questi “suoni” solari stanno ora rivelando ancora di più: l’architettura invisibile dei campi magnetici che modellano l’attività più potente del Sole.
Se i ricercatori riusciranno a perfezionare ulteriormente il metodo, gli scienziati potrebbero presto raggiungere qualcosa che un tempo si riteneva impossibile: una mappa magnetica continua dell’intero Sole, incluso l’emisfero per sempre nascosto alla vista diretta dei telescopi vicini alla Terra.
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