Un team di ricercatori ha elaborato le prime stime globali tridimensionali del campo magnetico solare, includendo l’area che si estende oltre il bordo visibile del Sole. Si tratta di un passo avanti verso modelli più precisi dell’attività solare e, di conseguenza, verso previsioni più accurate delle eruzioni magnetiche solari, che sono la causa scatenante di fenomeni meteorologici spaziali estremi, in grado di compromettere infrastrutture tecnologiche critiche sulla Terra. Per decenni, gli scienziati sono stati in grado di osservare la struttura dell’atmosfera solare esterna – nota come corona – senza però riuscire a misurare l’intero campo magnetico responsabile della sua configurazione. Un nuovo studio propone ora una soluzione a questa lacuna, applicando un metodo inedito alle osservazioni già esistenti del Mauna Loa Solar Observatory (MLSO), gestito dal National Center for Atmospheric Research (NSF NCAR) della U.S. National Science Foundation.
Il metodo per ricostruire l’elusivo campo magnetico coronale 3D, estraendo da tali osservazioni informazioni in precedenza inaccessibili, è illustrato sulla rivista The Astrophysical Journal Letters. “Applicando un metodo innovativo alle osservazioni del Mauna Loa Solar Observatory, abbiamo ottenuto le prime determinazioni dell’intensità e della direzione 3D del campo magnetico coronale nelle regioni coperte dai dati dell’MLSO“, ha dichiarato Daniela Lacatus, ricercatrice presso l’NSF NCAR e coautrice dello studio. “Questi risultati consentono di superare un ostacolo fondamentale nella misurazione del campo magnetico coronale, che persisteva da decenni“. Lo studio è stato condotto da ricercatori dell’NSF NCAR, del National Solar Observatory (NSF NSO) della U.S. National Science Foundation e del Southwest Research Institute.
Dal 2D al 3D
Per creare le mappe 3D del campo magnetico coronale, il team di ricerca ha preso le mosse da due precedenti lavori: uno studio che aveva prodotto le prime mappe globali 2D del campo magnetico coronale, utilizzando i dati dello strumento UCoMP (Upgraded Coronal Multi-channel Polarimeter) installato presso l’MLSO, e una tecnica innovativa nota come “inversione IQUD“. L’inversione IQUD ha mostrato risultati promettenti sia nei test teorici che in quelli statistici. Combinando i due metodi, il team di ricerca ha utilizzato i dati provenienti dallo strumento originale Coronal Multi-channel Polarimeter (CoMP), risalenti al 14 ottobre 2016, e dallo UCoMP, dell’1 giugno 2022. Il risultato è stato la capacità di estrarre informazioni codificate nelle onde che si propagano attraverso la corona solare, consentendo così la ricostruzione del campo magnetico coronale in 3D.
“Per la prima volta, siamo in grado di iniziare a osservare l’architettura magnetica nascosta del Sole in tre dimensioni; non costruendo un nuovo tipo di strumento a terra o nello spazio, ma decodificando la luce e le onde che provengono già dalla corona solare”, ha affermato Alin Paraschiv, ricercatore presso l’NSF NSO e autore principale dello studio. “Per una stella la cui attività magnetica influenza ogni aspetto, dal vento solare alle aurore che danzano nei cieli terrestri, poter misurare una parte maggiore di questa architettura nascosta potrebbe trasformare la nostra comprensione del funzionamento del Sole”.
Necessari ulteriori sviluppi
Sebbene lo studio segni il passaggio da una tecnica dimostrata a livello teorico a una capacità dimostrata a livello osservativo, le mappe iniziali del campo magnetico presentano ancora dei limiti. Saranno necessari ulteriori sviluppi e validazioni affinché questo approccio possa diventare una procedura di routine. Per favorire tale progresso, il team ha reso accessibili a tutti il software di analisi e i set di dati, consentendo ad altri scienziati di testare, perfezionare ed estendere il metodo.
“È davvero entusiasmante vedere i dati dell’MLSO utilizzati come base per migliorare la nostra capacità di prevedere le eruzioni solari“, ha dichiarato Tom Berger, direttore dell’MLSO. “Il team ha svolto un lavoro straordinario nel dimostrare come la nostra avanzata rete di coronografi COSMO – l’evoluzione dell’attuale struttura MLSO – consentirà nuove osservazioni del campo magnetico solare, colmando una lacuna critica nella nostra capacità di osservare i fenomeni che guidano il meteo spaziale”.
I dati dell’MLSO, provenienti dal CoMP e dallo UCoMP, sono di pubblico dominio. In teoria, i ricercatori possono generare mappe coronali 3D applicando l’inversione IQUD a qualsiasi giornata per la quale siano disponibili osservazioni idonee da uno dei due strumenti. Il metodo sviluppato da Paraschiv e dai suoi colleghi è pubblicamente accessibile, ma non è stato ancora integrato come prodotto dati nei flussi di lavoro operativi degli osservatori. L’auspicio è che, un giorno, possa diventare un prodotto dati standard all’interno dell’avanzata rete di osservatori COSMO. “Durante le fasi di validazione, siamo rimasti entusiasti nel constatare che i risultati appaiono plausibili e in linea con le nostre aspettative”, ha affermato Lacatus. “Abbiamo già riscontrato molto entusiasmo da parte di altri ricercatori; ci auguriamo che vogliano mettere alla prova il metodo, aiutandoci a capire come perfezionarlo e ottimizzarlo. Ne abbiamo dimostrato l’efficacia e ora il nostro obiettivo è renderlo ampiamente disponibile a tutta la comunità scientifica”.
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