Quei mega vortici di gas che riscaldano la corona solare

C’è un problema che gli astronomi si portano dietro da settant’anni e che non riguarda le galassie lontane ma la nostra stella: com’è possibile che la corona solare, lo strato più esterno dell’atmosfera del Sole, sia centinaia di volte più calda della fotosfera, la superficie sottostante (5mila gradi l’una, 2 milioni di gradi l’altra)? Una nuova risposta: sono mega vortici di gas che riscaldano la corona solare,  sviluppandosi in altezza e trasportando massa ed energia dalla parte più interna a quella più esterna. A darla, dalle pagine di Nature, è Sven Wedemeyer-Böhm dell’Institute of Theoretical Astrophysics dell’Università di Oslo, che i vortici li ha finalmente osservati.

La corona, quell’alone di gas caldo e rarefatto che normalmente non è visibile ma appare in tutto il suo splendore durante le eclissi totali, costituisce lo strato più esterno dell’atmosfera solare e si estende per milioni di chilometri oltre la cromosfera (lo strato sopra la fotosfera). Per risolvere l’enigma del suo riscaldamento sono state proposte varie spiegazioni, ma finora non esisteva alcuna osservazione diretta del trasferimento d’energia.

Recentemente, però, proprio nella cromosfera sono stati scoperti alcuni enormi vortici di gas dal diametro di circa 1.500 Km, migliaia di volte più grandi dei tornado terrestri. Questi mulinelli si originano per il trasporto convettivo dell’energia termica dagli strati più interni, dove hanno luogo le reazioni nucleari.

Ora, utilizzando le osservazioni dell’Atmospheric Imaging Assembly a bordo del Solar Dynamics Observatory della Nasa, Wedemeyer-Böhm e i suoi collaboratori sono riusciti a individuare la presenza di vortici non solo sulla cromosfera, ma su vari livelli sovrapposti dell’atmosfera solare, tutti nella stessa posizione. Osservando lo spettro solare a diverse lunghezze d’onda, gli scienziati sono poi riusciti a fotografare i livelli. In questo modo, è stato possibile identificare i tornado della corona corrispondenti a 14 vortici sottostanti. I dati parlano chiaro: i mulinelli si ritrovano nella stessa posizione ad altezze diverse. Insomma, stiamo parlando di super-tornado solari.

Secondo i calcoli dei ricercatori, l’intera superficie del Sole ospiterebbe almeno 10mila di questi cicloni, che durano in media 13 minuti.

L’idea, confermata dalle simulazioni numeriche e dall’osservazione che il diametro dei mulinelli aumenta con l’altezza, è che questi tornado siano strutture magnetiche in espansione. A collegare i vortici (in senso verticale) sarebbero infatti le linee del campo magnetico solare: il gas è costretto a seguirle, in un moto vorticoso che trasporta energia dalla superficie alla corona.

Le linee del campo magnetico, in realtà, non sono perfettamente ortogonali, ma si piegano e cambiano inclinazione con l’altezza. Di conseguenza, si svilupperebbe una forza centrifuga che accelera il gas, in una traiettoria spiraleggiante in risalita fino al guscio esterno della corona. È così che il gruppo di Oslo spiega la sua elevata temperatura.

Secondo un modello alternativo (e molto discusso), l’energia potrebbe essere trasportata da fenomeni di riconnessione magnetica, per cui le linee del campo magnetico solare si comporterebbero come grandi elastici, piegandosi e attorcigliandosi sotto l’azione del plasma, per poi liberarsi (riconnettersi, appunto) improvvisamente, con un enorme rilascio di energia. L’analisi di Sven Wedemeyer-Böhm e dei suoi colleghi rende questa ipotesi piuttosto improbabile visto che, durante il tempo di vita dei super-tornado, la polarità magnetica e il flusso magnetico non variano.

via wired.it

Credit: Wedemeyer-Böhm et al. (2012). Image produced with VAPOR.