Astronomia

Risolto uno dei misteri del Sole, con una nuova comprensione della Dinamo solare

Utilizzando uno strumento sul NASA Solar Dynamics Observatory, chiamato Helioseismic and Magnetic Imager, o HMI, gli scienziati hanno ribaltato le nozioni precedenti di come le viscere del sole si contorcono e si spostano dall'equatore ai poli e viceversa, una parte fondamentale per capire come funziona la Dinamo.

Utilizzando lo SDO, gli scienziati vedono una performance di esplosioni e fontane sulla superficie solare. Espulsioni di materiale solare in aria. Macchie scure chiamate macchie solari che crescono, si combinano e scompaiono mentre viaggiano attraverso la faccia del sole. Anelli luminosi di particelle cariche, catturate dai campi magnetici che "ballano" intorno al sole, che si librano nell'atmosfera.

Questa esposizione dinamica è interamente alimentata da un complesso di mutevoli correnti magnetiche all'interno del sole, conosciute come la Dinamo solare. Questo sistema magnetico inverte circa ogni 11 anni, causando il ciclo delle macchie solari. Questo processo è una parte integrante della progressione del sole verso l'apice di attività solare, nota come Massimo Solare.

I recenti risultati del team mostrano che, invece di un semplice ciclo di flusso di spostamento verso i poli vicino alla superficie del sole e poi di nuovo verso l'equatore, il materiale all'interno del sole mostra un doppio strato di circolazione, con due di questi cicli uno sopra l'altro. I risultati sono stati pubblicati in rete nell'Astrophysical Journal Letters il 27 Agosto 2013 .

"Per decenni si è creduto che il ciclo solare dipendesse dal flusso di materiale verso i poli, e il cambiamento dei campi magnetici da un ciclo al successivo, "ha dichiarato Philip Scherrer, ricercatore principale dell'HMI presso la Stanford University di Stanford, in California" Abbiamo tracciato quello che abbiamo creduto essere il modello di flusso nel 1990 , ma i risultati non avevano senso."

Dalla metà degli anni 1990 i ricercatori hanno osservato il movimento all'interno del sole utilizzando una tecnica chiamata Eliosismologia. La tecnica fa uso del fatto che le onde che naturalmente attraversano il sole avanti e indietro, oscillano con un periodo di circa cinque minuti. Tali onde sono simili alle onde sismiche che si estendono sotto il terreno durante un terremoto. Monitorando le oscillazioni viste sulla superficie del sole, gli scienziati possono raccogliere informazioni circa il materiale attraverso cui le onde viaggiano, tra cui quelle con cui il materiale è composto, e quanto velocemente e in quale direzione si sta muovendo.

Tali osservazioni mostrarono rapidamente agli scienziati come il materiale dentro il sole ruotasse da est a ovest: il materiale si muove più lentamente ai poli di quanto non faccia all'equatore. Le osservazioni dimostrarono presto che il materiale veniva spostato dall'equatore verso i poli entro i primi 20.000 chilometri di superficie del sole, ma il flusso di ritorno verso l'equatore dai poli non veniva rilevato. I primi modelli di tutto questo materiale in movimento, pertanto, assumevano il fatto che il flusso equatoriale era molto più basso, e si verificava solo sul fondo dello strato di convezione del sole che ospita questi flussi, circa 125.000 miglia più giù.

"Gli scienziati hanno utilizzato questo presupposto per descrivere la dinamo solare ", ha detto Junwei Zhao, un Eliosismologo presso la Stanford University di Stanford, in California, che è il primo autore dello studio. "E ora abbiamo scoperto come i modelli di flusso che abbiamo trovato sono nettamente differenti a quelli che pensavamo fossero corretti."

Zhao ei suoi colleghi hanno osservato due anni di dati dall'HMI, che si differenzia da uno dei migliori strumenti di eliosismologia precedenti,il Michelson Doppler Imager a bordo della joint European Space Agency / NASA la mission Solar and Heliospheric Observatory, o SOHO. SOHO ha osservato il sole in bassa risoluzione su base regolare, ma osservandolo solo in alta risoluzione per un paio di mesi all'anno. HMI osserva il sole continuamente, 16 volte più dettagliatamente rispetto a SOHO.

Utilizzando questi dati, Zhao ha confrontato i risultati eliosismologici misurati a quattro altezze differenti all'interno della superficie del sole, e ha trovato che questi risultati non sono stati in linea con ciò che la convenzione normale si aspetterebbe. Il gruppo ha proposto un modo per rendere queste quattro serie di misure d'accordo con le altre.

Questo nuovo metodo non solo ha portato i quattro set di dati in armonia, ma ha anche aiutato a trovare il flusso equatore a lungo cercato all'interno del sole. Il gruppo ha trovato che il flusso verso i poli effettivamente si verifica in uno strato vicino alla superficie del sole,ma il flusso equatore non è in basso. Invece, il materiale filtra indietro verso l'equatore attraverso il centro dello strato di convezione. Inoltre, in profondità all'interno dello strato c'è un secondo flusso di materiale in movimento verso i poli, e facendo ciò gli scienziati riferiscono di un sistema a doppia cella in cui due sistemi a flusso oblunghi sono impilati uno sopra l'altro.

"Questo ha importanti conseguenze nella modellazione della dinamo solare", afferma Zhao. "Speriamo che i nostri risultati sul flusso interno del sole forniranno una nuova opportunità di studiare la generazione del magnetismo solare e i cicli solari."

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