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Eliosfera, ecco la forma del nostro scudo celeste

Tutti i pianeti del nostro Sistema Solare sono racchiusi in una bolla magnetica – l’eliosfera– scolpita nello spazio dal materiale in costante deflusso del Sole, il vento solare. Al di là di questa bolla c’è il mezzo interstellare – il gas ionizzato e il campo magnetico che riempie lo spazio tra i sistemi stellari nella nostra galassia. Per anni gli scienziati hanno discusso sulla forma dell’eliosfera a cui tradizionalmente è stata data la sembianza di una bolla oblunga con una testa arrotondata e una coda dovuta al campo magnetico interstellare, molto più intenso di quanto previsto. Uno studio recente pubblicato a marzo su Nature Astronomy ha fornito una nuova interpretazione della forma dell’eliosfera più simmetrica, quasi tondeggiante, priva della coda. 

Ora un team della Boston University ha realizzato grazie ai dati delle missioni Nasa Ibex, Cassini  e New Horizons un modello della bolla per ottenere un’altra prospettiva sui suoi confini. Nel dettaglio Cassini trasportava con sé uno strumento per lo studio delle particelle intrappolate nel campo magnetico di Saturno ed era in grado anche di osservare le particelle che rimbalzavano verso il Sistema Solare interno. Ibex invece studia gli atomi energetici neutri che vengono creati dall’interazione con il mezzo interstellare e funzionano come una sorta di radar, tracciando il confine del nostro Sistema Solare con lo spazio interstellare.

Inoltre anche New Horizons ha dato un contributo notevole fornendo le misure degli ioni pick-up , particelle che vengono ionizzate nello spazio e vengono raccolte e spostate insieme al vento solare. A causa delle loro origini distinte dalle particelle del vento solare che fuoriescono dal Sole, gli ioni pick-up sono molto più caldi delle altre particelle del vento solare. «Abbiamo due fluidi che interagiscono tra loro – spiega Mera Opher autore della ricerca – il primo è un componente molto freddo mentre il secondo è più caldo, gli ioni pick-up. Un fluido freddo e uno caldo non si mescoleranno insieme nello spazio ma evolveranno separatamente. Nel corso della nostra ricerca abbiamo separato queste due componenti del vento solare e abbiamo modellato la forma in 3D dell’eliosfera».

L’eliosfera fa da scudo ai raggi cosmici

 

Considerando separatamente i componenti del vento solare e combinando i risultati di questo studio con un precedente lavoro di Opher  – che ha utilizzato il campo magnetico solare come una forza dominante nella composizione  l’eliosfera – il team  di ricercatori ha  modellato l’eliosfera nella sua forma più recente, priva della coda. «Gli ioni pick-up – continua Opher – dominano la termodinamica e contribuiscono alla forma sferica. Ma essi lasciano il Sistema Solare molto rapidamente facendo ‘sgonfiare’ l’intera eliosfera». Gli eventi energetici che accadono in altri sistemi stellari –  come le esplosioni di supernovae  possono accelerare le particelle quasi alla velocità della luce. Queste particelle si propagano in tutte le direzioni e ovviamente  anche nel nostro Sistema Solare. In questi casi l’eliosfera funge da vero e proprio scudo: assorbe circa tre quarti di queste particelle altamente energetiche e i raggi cosmici, che altrimenti  si farebbero strada nel nostro Sistema Solare fino ad arrivare a noi.

I raggi cosmici che riescono a perforare la barriera dell’eliosfera sono in grado di provocare danni ingenti – minori se pensiamo solo alle persone presenti sulla Terra e protette dal suo campo magnetico e dall’atmosfera – ma maggiori per gli astronauti e per i satelliti. L’eliosfera è senza dubbio la principale difesa dei viaggiatori spaziali contro i raggi cosmici  e comprenderne la forma e la funzione di barriera è un fattore cruciale per la pianificazione dell’esplorazione umana e robotica del futuro.

Ma non è tutto: la conoscenza dell’eliosfera è utile anche per la ricerca di vita su altri mondi. Le radiazioni emesse dai raggi cosmici infatti possono rendere i pianeti inabitabili, un destino che noi abbiamo potuto evitare proprio per via del nostro scudo celeste. Grazie alla informazioni che abbiamo e che continueremo ad avere, potremo dirigere le nostre ricerche verso quei sistemi planetari dotati di una protezione simile. Nel prossimo futuro una missione Nasa si occuperà di studiare in modo più dettagliato l’elio sfera: si tratta di Imap in programma per il 2024 che analizzerà l’accelerazione delle particelle energetiche e l’interazione del vento solare con il mezzo interstellare locale. In particolare il team di ricerca di Opher mira a creare un modello testabile dell’eliosfera in tempo per il lancio di Imap: le loro previsioni sulla forma e sulle proprietà dell’eliosfera fornirebbero agli scienziati una base per poter confrontare in futuro i dati raccolti da Imap.

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