Da Solar Orbiter le prime immagini dei poli solari

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La sonda Esa-Nasa Solar Orbiter ci sta mostrando il Sole come non lo avevamo mai osservato prima. La sonda è stata messa appositamente su un’orbita inclinata affinché i suoi strumenti possano arrivare a vedere le regioni polari, altrimenti invisibili se ci si trova sul piano equatoriale.
L’inclinazione orbitale massima raggiunta finora è di 17° rispetto all’eclittica, ma aumenterà nelle prossime orbite per svelarci ancora di più che cosa avviene nelle zone polari, luoghi mai esplorati e per questo completamente sconosciuti agli scienziati.

Il Solar Orbiter è dotato di dieci strumenti scientifici per analizzare la nostra stella madre in vari modi e sotto diversi aspetti, tre di questi sono particolarmente importanti per l’osservazione dei poli: la fotocamera polarimetrica ed eliosismica Phi, sensibile alla luce visibile e in grado di mappare il campo magnetico superficiale; la telecamera per l’estremo ultravioletto Eui, dedicata all’analisi dei gas incandescenti che sovrastano la fotosfera; la fotocamera spettrale dell’ambiente coronale Spice. Comparando i dati raccolti finora sui poli solari da questi tre strumenti si può scoprire la presenza di fenomeni rari e addirittura inediti. Uno di questi sono i vortici polari, simili a quelli già individuati su Saturno e Venere; un altro è invece la coesistenza di entrambe le polarità del campo magnetico al solo polo sud, quindi non separate e agli antipodi come normalmente accade ad altri corpi celesti. Questa anomala doppia polarità non è perenne ma persiste solo per un breve periodo, finché il ciclo solare raggiunge il picco di attività e i poli s’invertono. Le ragioni da cui scaturisce questo fenomeno sono ancora un mistero per gli scienziati, che proprio grazie a Solar Orbiter confidano di trovarne una spiegazione, oltre ad approfondire il comportamento generale del campo magnetico. Malgrado decenni di ricerche, ancora non sappiamo come mai un ciclo di attività solare duri circa undici anni, o se in futuro sarà per noi possibile prevedere con accuratezza il picco massimo di attività. I dati raccolti dalla sonda sono promettenti: considerato che l’attuale ciclo solare (il venticinquesimo) si trova ora a metà della sua durata, Solar Orbiter sembra proprio che si trovi nel posto giusto e al momento giusto.
Un altro mistero che gli studiosi stanno cercando di chiarire attraverso le rilevazioni di questa sonda è la composizione e il comportamento degli strati che sovrastano la superficie solare. Usando lo spettrografo Spice, in questi cinque anni di missione sono state misurate le linee spettrali emesse da alcuni elementi chimici come l’idrogeno, il carbonio, l’ossigeno, il neon e il magnesio, verificandone anche le temperature. Mediante l’effetto Doppler, inoltre, si è mappato per la prima volta lo spostamento di titanici grumi di materia solare e anche la loro velocità di moto. Le misurazioni dell’effetto Doppler sono inoltre utili a rivelare come le particelle cariche vengono scagliate fuori dal Sole sotto forma di vento solare: scoprire come questo flusso si formi è appunto uno degli obiettivi scientifici chiave di Solar Orbiter.

«Le misurazioni Doppler del vento solare che si stacca dal Sole da parte delle missioni spaziali attuali e passate sono state ostacolate dalla vista radente dei poli solari. Le misurazioni da latitudini elevate, ora possibili con Solar Orbiter, rappresenteranno una rivoluzione nella fisica solare», afferma Frédéric Auchère dell’Università di Parigi-Saclay e responsabile del team Spice.

Già con queste prime osservazioni del polo sud, Solar Orbiter ha prodotto una quantità notevole di dati scientifici, che richiederà lungo tempo per essere sfruttata a fondo. Sebbene si stia già lavorando su quelli che la sonda ha trasmesso finora, per avere un dataset completo si dovrà attendere il sorvolo totale da polo a polo, che non avverrà prima di ottobre 2025. Una volta terminata la missione, avremo a disposizione la più grande mole di dati raccolti sul Sole con una singola esplorazione, da varie distanze e soprattutto includendo regioni della superficie impossibili da osservare dalla Terra.

Solar orbiter è il frutto di una grande collaborazione internazionale. Promossa principalmente dall’Esa, con una forte partership della Nasa, la sonda è un tassello di un programma scientifico più vasto chiamato ‘Cosmic Vision‘ , che si avvale dell’apporto della Germania, Francia, Regno Unito, Belgio, Svizzera, Spagna, Usa e Italia. La nostra nazione ha contribuito fornendo il coronografo Metis, realizzato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica Inaf per conto dell‘Agenzia Spaziale Italiana Asi, e l’unità di processamento di dati dell’analizzatore al plasma Swa.
Metis, al quale hanno contribuito anche Germania e Repubblica Ceca, in questi anni di missione è stato dedicato all’esplorazione delle regioni coronali, che espandendosi generano il vento solare e dalle quali iniziano a propagarsi alcune gigantesche eruzioni.

L’analizzatore del vento solare Swa invece, sviluppato nel Regno Unito, misura il vento solare di ioni, protoni ed elettroni utilizzando quattro diversi sensori, con lo scopo di scoprire la relazione tra questo vento e l’atmosfera magnetizzata. I dati raccolti da questi sensori vengono elaborati e conservati nell’unità di memoria fornita dall’Asi, che gestisce anche le interfacce verso il computer principale della sonda per alimentazione e la telemetria.

La sonda Solar Orbiter sta dimostrando da tempo le sue potenti capacità osservative in una missione dalle caratteristiche uniche. L’inclinamento dell’orbita è la sua principale novità, che raggiungerà un massimo di 24° se la missione avrà la durata nominale, cioè terminerà a fine 2026, ma potrà arrivare addirittura a 33° nel caso si decida di estenderla al 2030. Un’altra caratteristica unica è l’avanzato avvicinamento alla stella: quando la sonda raggiungerà il perielio dell’orbita più stretta sarà infatti a 43 milioni di chilometri dal Sole.
Questa unicità nel poter osservare le regioni polari, per la prima volta da quando si osserva il Sole, pone Solar Orbiter tra le più importanti missioni della storia dedicate allo studio della nostra stella e di conseguenza di tutto Sistema Solare, e questo grazie anche al know how della scienza solare fornito dal nostro Paese e dalla Agenzia Spaziale Italiana.

 

Immagine: Ricostruzione artistica della sonda Polar Orbiter in prossimità della fotosfera
Crediti: Esa-Nasa

 

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