Utilizzando i supercomputer, due astrofisici italiani della Columbia University hanno realizzato una simulazione che mostra, per la prima volta in modo chiaro, quando e come nascono le particelle ad alta energia in ambienti turbolenti come quello dell’atmosfera solare.
La forte radiazione innescata da queste particelle rappresenta un pericolo per tutto ciò che sta fuori dall’atmosfera terrestre. Il bombardamento da raggi cosmici può, infatti, distruggere le apparecchiature elettroniche dei satelliti, ma anche essere estremamente dannoso per gli astronauti in esplorazione nello spazio.
La ricerca di Luca Comisso e Lorenzo Sironi, i cui risultati sono stati pubblicati su The Astrophysical Journal Letters, fornisce i dati più completi raccolti fino a oggi sulla formazione di tali particelle, dimostrando che i campi magnetici nell’atmosfera esterna del Sole possono accelerare ioni ed elettroni fino a velocità prossime a quella della luce.
Lo studio pone una nuova luce su un problema irrisolto da decenni che riguarda lo space weather.
Negli anni 40′ del secolo scorso, Enrico Fermi iniziò a studiare i campi magnetici nello spazio esterno come potenziale fonte delle particelle ad alta energia. Da allora gli scienziati ritengono che sia il plasma solare a generare particelle ad alta energia. Tuttavia, non si è riusciti mai a dimostrare come ciò possa avvenire, a causa della irregolarità e imprevedibilità con cui si muovono le particelle nel plasma altamente turbolento.
Ricostruendo le condizioni atmosferiche del Sole attraverso i supercomputer della Columbia, della Nasa e del National Energy Research Scientific Computing Center, le simulazioni dei due astrofisici italiani sono ora le prime a mostrare gli esatti movimenti di elettroni e ioni nel plasma solare.
«Questa nuova entusiasmante ricerca ci permetterà di prevedere meglio l’origine delle particelle energetiche solari e di migliorare i modelli di previsione degli eventi meteorologici spaziali – ha dichiarato Luca Comisso, primo autore della ricerca – Entro i prossimi due anni la sonda Parker Solar Probe della Nasa, il veicolo spaziale più vicino al Sole, potrebbe essere in grado di convalidare i risultati del lavoro, osservando direttamente la distribuzione prevista delle particelle ad alta energia generate nell’atmosfera esterna del Sole».
Nonostante il lavoro di Comisso e Sironi si concentri sul Sole, la ricerca rappresenta un passo fondamentale nella comprensione di come le particelle cosmiche possano essere accelerate a livelli di alta energia. Nuove simulazioni potrebbero, cioè, fornire informazioni importanti anche su altri ambienti cosmici da cui le particelle energetiche possono essere generate; queste particelle, infatti, sono state osservate anche nei dintorni dei buchi neri e delle stelle di neutroni. La maggior parte della materia nel cosmo si presenta, d’altronde, allo stato di plasma.
«Abbiamo solo scalfito la superficie di ciò che le simulazioni al supercomputer possono dirci su come nascono queste particelle nell’universo», conclude Comisso.
Immagine in evidenza: rappresentazione artistica di una tempesta solare in viaggio verso la Terra. Il brillamento solare scatena un bombardamento dall’energia equivalente a varie decine di milioni di bombe atomiche. Crediti: Nasa
