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Svelato il motore di un brillamento solare

Uno studio condotto dal New Jersey Institute of Technology ha rivolto per la prima volta il motore centrale di un brillamento solare (flare) accompagnato da un potente eruzione osservata il 10 settembre 2017 dall’Owens Valley Solar Array (Eovsa). Lo studio – pubblicato su Nature Astronomy – fornisce le prime misurazioni che caratterizzano i campi magnetici e le particelle nel cuore dell’esplosione. I risultati hanno rivelato un enorme foglio di corrente elettrica che si estende per oltre 40.000 chilometri attraverso il nucleo del brillamento in cui le linee del campo magnetico opposto si avvicinano, si rompono e si riconnettono, generando l’intensa energia che alimenta il flare.

In particolare, le misurazioni del team, indicano anche la presenza di una struttura simile a una bottiglia magnetica situata nella parte superiore della base a forma di anello del flare (nota come arcade flare) ad un’altezza di quasi 20.000 chilometri sopra la superficie del Sole. La struttura, si legge nello studio, è probabilmente l’area in cui gli elettroni altamente energetici del brillamento sono intrappolati e accelerati quasi alla velocità della luce.

«Uno dei principali obiettivi di questa ricerca è comprendere meglio la fisica fondamentale delle eruzioni solari  ha affermato Bin Chen, autore principale dello studio – per molto tempo abbiamo ritenuto che l’improvviso rilascio di energia magnetica attraverso il foglio di corrente di riconnessione fosse responsabile di queste grandi eruzioni, ma non è stata misurata la sua proprietà magnetica. Con questo studio abbiamo finalmente misurato i dettagli del campo magnetico di un foglio di corrente  per la prima volta: un dato che ci ha permesso di ottenere una nuova comprensione del motore centrale dei principali  brillamenti del Sole».

Gli scienziati del New Jersey hanno combinato le osservazioni raccolte da Eovsa  con le simulazioni effettuate dal  Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian sul secondo bagliore più potente registrato nell’ultimo ciclo solare. Nel corso del brillamento in questione si è verificata una rapida espulsione di massa coronale che ha causato uno shock su larga scala nella corona solare superiore. Le misurazioni del team  uniti a quelli della simulazione hanno rivelato che il foglio corrente del brillamento del 2017 presenta un campo elettrico che produce uno shock pari 4.000 volt per metro. Un campo elettrico così forte è presente su una regione di 40.000 chilometri, maggiore della lunghezza di tre Terre messe insieme fianco a fianco.

L’analisi ha anche mostrato che un’enorme quantità di energia magnetica viene pompata nel foglio  di corrente a una velocità stimata di 10-100 miliardi di miliardi di miliardi (1022-1023) joule al secondo: ciò significa che la quantità di energia elaborata nel motore del brillamento entro ogni secondo equivale all’energia totale rilasciata dall’esplosione di circa centomila bombe all’idrogeno da 50 megatoni contemporaneamente.

«Un tale enorme rilascio di energia nel foglio corrente è strabiliante. Il forte campo elettrico generato lì può facilmente accelerare gli elettroni in energie relativistiche – continua Chen –  ma il fatto sorprendente è che il profilo del campo elettrico nella regione del foglio corrente non coincideva con la distribuzione spaziale degli elettroni relativistici che abbiamo misurato. In altre parole doveva essere in gioco qualcos’altro per accelerare o reindirizzare questi elettroni. Ciò che i nostri dati mostravano era una posizione speciale nella parte inferiore del foglio corrente – la bottiglia magnetica –  sembra essere cruciale nel produrre o limitare gli elettroni relativistici».

Gli scienziati hanno individuato circa il 99 percento degli elettroni relativistici del brillamento nella bottiglia magnetica per tutta la durata dell’emissione durata cinque minuti. L’obiettivo della ricerca è sviluppare la piena comprensione del fenomeno dei brillamenti dal loro inizio alla parte finale quando emettono particelle altamente energetiche nel vento solare che arriva fino a noi. Lo studio potrebbe aiutare il progresso delle ricerche sullo space weather, una serie di fenomeni che si verificano  nell’ambiente spaziale in grado di  creare problemi alle tecnologie terrestri di uso comune, come sistemi di comunicazioni e di navigazione satellitare.

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