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Parker si “tuffa” nel Sole a caccia di elettroni

Mai così vicini al Sole. La sonda Parker Solar Probe della NASA ha raggiunto la distanza più prossima alla nostra Stella, meno di 15 milioni di chilometri come mai fatto da nessun altro veicolo spaziale. Un tuffo nell’ambiente solare che ha consentito ai fisici dell’Università dell’Iowa di effettuare le prime misure definitive del campo magnetico del Sole.

Da queste rilevazioni è stata compresa l’interazione tra il campo magnetico e il vento solare, gas costituito da elettroni e che viaggia a milioni di chilometri all’ora riversandosi sui pianeti del sistema solare, con la capacità di influenzare molte attività terrestri, dai satelliti alle telecomunicazioni.

La ricerca, pubblicata su The Astrophysical Journal e finanziata dalla NASA, ha mostrato che il campo magnetico ricopre un ruolo marginale nell’influenzare il vento solare, meno di quello che i fisici si sarebbero aspettati.

A tale conclusione si è giunti grazie a SWEAP (Solar Wind Electrons, Alphas, and Protons), strumento a bordo della sonda Parker i cui quattro sensori forniscono dati ad alta risoluzione sull’accelerazione delle particelle nella parte interna dell’eliosfera, regione che circonda il Sole nella quale la densità del vento solare è maggiore rispetto a quella della materia interstellare fatta di gas e polveri.

Una volta che i fisici hanno calcolata la distribuzione degli elettroni è stato possibile discernere dimensioni, ampiezza e portata del campo magnetico più chiaramente di quanto fosse stato fatto prima.

Il campo magnetico solare si crea da un particolare gioco tra protoni ed elettroni. Prima, il calore generato dalla fusione nelle profondità del Sole spezza gli atomi di idrogeno che compongono il nucleo caldo e denso, disgiungendo così protoni ed elettroni. Poi, queste particelle libere interagiscono come se giocassero a “guardie e ladri”: i protoni, più grandi, cercano di catturare gli elettroni in fuga e più piccoli; il Sole può esser visto come la grande cella verso cui, con la sua gravità, sia le guardie sia i ladri sono attirati.

Le sbarre però non riescono a trattenere tutte le particelle. Gli elettroni, 1800 volte più piccoli dei protoni, riescono a scappare spinti verso l’esterno in quanto meno costretti dalla gravità rispetto alle guardie, decisamente più pesanti. Ma i protoni posseggono un’arma di controllo: la forza di attrazione che subiscono le particelle di carica opposta. Con la loro carica positiva, i protoni riescono ad attrarre gli elettroni di carica negativa, così di nuovo relegati nella cella solare.
Questa particolare forma di sorveglianza costituisce il campo magnetico solare, un controllo che però non è efficiente al 100%: alcuni ladri sono, infatti, abbastanza veloci da superare questa attrazione e scappar lontano dalla cella.

«Se non ci fosse un campo magnetico, tutti gli elettroni scapperebbero via e non ci sarebbero più. Ma il campo magnetico li tiene tutti insieme come un unico flusso omogeneo, – afferma il fisico Jasper Halekas, primo autore dello studio – c’è fondamentalmente un confine di energia tra chi sfugge e chi non lo fa, che può essere misurato. Così vicini al sole, possiamo fare rilevazioni accurate della distribuzione degli elettroni prima che si verifichino collisioni più lontane che distorcerebbero il confine e oscurerebbero l’impronta del campo elettrico”.

Parker non solo ha permesso la misurazione più accurata di sempre della distribuzione degli elettroni, ma ha anche mostrato che il campo magnetico non può essere la spinta principale per il vento solare, portando a dedurre così che altri meccanismi entrano necessariamente in gioco per spingere il gas di elettroni dal Sole verso di noi. Resta dunque ancora da scoprire quali siano i complici che permettono ad alcuni elettroni di fuggire dal Sole.

Immagine in evidenza: Jasper Halekas lab, University of Iowa

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