Il Sole possiede un campo magnetico irrequieto ed estremamente intenso che governa la nostra stella e viene costantemente trascinato verso lo Spazio dal vento solare. Questo flusso di plasma e particelle cariche viaggia attraverso il Sistema Solare, creando dinamiche complesse in cui le linee di campo possono torcersi, spezzarsi o ripiegarsi su se stesse, formando strutture a forma di “S” chiamate tornanti magnetici o switchback. Comprendere questi fenomeni risulta fondamentale per studiare l’attività spaziale e le tempeste che si propagano nel nostro sistema planetario. La sonda Solar Orbiter guidata dall’ESA, supportata dai dati della NASA, ha recentemente attraversato uno di questi tornanti. Tracciando l’origine delle particelle sfuggenti, gli scienziati hanno rivelato nuovi dettagli sul magnetismo solare, svelando l’enigmatico istigatore di pericolose tempeste spaziali.
La scoperta e le 2 teorie a confronto
Nel 2022 l’ESA aveva segnalato che Solar Orbiter aveva individuato una piega nel campo magnetico del vento solare. Osservando da lontano, la sonda aveva confermato la forma a “S” della struttura, una caratteristica prevista dagli scienziati ma mai osservata direttamente in precedenza. Successivamente, la sonda ha aggiunto un tassello cruciale tracciando un tornante fino alla sua fonte. Utilizzando lo strumento Solar Wind Analyser (SWA) mentre si trovava a circa metà strada tra la Terra e il Sole, il team ha rilevato una specifica miscela di particelle di carbonio e ossigeno cariche, formatesi all’interno di anelli di campo magnetico caldi sulla superficie solare.
L’autore principale del nuovo studio, Jesse Coburn, ha commentato: “Solar Orbiter ha volato attraverso un tornante molto grande. Per questo motivo, siamo stati in grado di campionare particelle raramente osservate lì che hanno impronte digitali rivelatrici della loro origine“. La scoperta ha fornito risposte decisive sulle origini del fenomeno. Come aggiunge Coburn: “Ci sono 2 principali teorie in competizione su come si forma un tornante e, per estensione, il vento solare. La miscela specifica di particelle rilevata da Solar Orbiter è la prova schiacciante di un processo di formazione noto come ‘riconnessione di interscambio’“.
Riconnessione di interscambio e turbolenze nello Spazio
La riconnessione di interscambio si verifica quando parti del Sole con proprietà magnetiche diverse interagiscono tra loro. Nell’atmosfera solare, le regioni aperte presentano linee di campo che si allungano verso lo Spazio come autostrade, mentre le regioni chiuse hanno linee che curvano nuovamente verso la stella, creando anelli chiusi. Quando una regione aperta si scontra con una chiusa, le linee si affollano, si spezzano e si riconnettono, permettendo al plasma precedentemente intrappolato di sfuggire e viaggiare nel vuoto cosmico.
L’ipotesi alternativa attribuiva la formazione dei tornanti a processi legati a onde e turbolenze. La coautrice Stephanie Yardley ha spiegato l’osservazione di questi fenomeni: “Vediamo anche segni di questi, ma probabilmente solo dopo che il tornante si dirige verso lo Spazio. Una volta che il tornante ha lasciato il Sole, onde e turbolenze prendono il sopravvento e governano il modo in cui si muove“. L’analisi ha quindi unito le due visioni. Yardley ha poi precisato: “Complessivamente, sembra che entrambi i processi – riconnessione di interscambio e onde e turbolenza – siano coinvolti nel modo in cui i tornanti si formano e si muovono attraverso lo Spazio. La nostra scoperta riconcilia i 2, mostrando che operano semplicemente in fasi diverse nella vita di un tornante“.
Dalle pieghe magnetiche alle tempeste del Sistema Solare
Per giungere a questa conclusione, i ricercatori hanno studiato le misurazioni in situ del plasma, analizzato le immagini del disco solare e modellato i campi magnetici. Utilizzando un nuovo modello per identificare la provenienza del materiale, i dati di Solar Orbiter sono stati incrociati con quelli del Solar Dynamics Observatory della NASA. Questo lavoro aiuterà a capire come la stella riscalda la propria atmosfera e accelera il vento solare, mostrando come la storia del plasma possa essere letta anche a grandissime distanze.
Il Project Scientist dell’ESA per Solar Orbiter, Daniel Müller, ha sottolineato l’importanza della ricerca: “Come esseri umani sulla Terra – e nello Spazio – le nostre vite sono intrecciate con ciò che sta accadendo sulla nostra stella. Il vento solare lega la Terra al Sole, e la nostra comprensione delle sue dinamiche ha implicazioni chiave su come manteniamo il nostro pianeta al sicuro da eventi meteorologici spaziali estremi. Più ne sappiamo, meglio possiamo prepararci alle tempeste solari per proteggere la nostra infrastruttura e tecnologia basata nello Spazio“.
Il successo della missione apre nuovi scenari per la ricerca futura. Müller ha concluso: “Questa scoperta semplicemente non sarebbe stata possibile senza Solar Orbiter – nessun’altra sonda spaziale ha sia la vicinanza al Sole sia gli strumenti giusti necessari per fare questo collegamento. È un grande esempio della missione che fornisce esattamente il tipo di scienza che sapevamo potesse fare, collegando il Sole al suo ambiente più ampio e rivelando maggiori dettagli sulla nostra stella“.
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