Il Sole nasconde nei suoi strati esterni un meccanismo esplosivo che ricorda da vicino le valanghe di neve in montagna: piccole perturbazioni magnetiche si propagano rapidamente, innescando una cascata di eventi sempre più violenti che culminano nelle potenti eruzioni note come brillamenti solari. Questa scoperta, pubblicata sulla rivista Astronomy & Astrophysics, deriva dalle osservazioni più dettagliate mai ottenute di un grande brillamento solare, registrate durante un passaggio ravvicinato della sonda Solar Orbiter dell'Agenzia Spaziale Europea il 30 settembre 2024. Il fenomeno sfida le teorie consolidate sui meccanissi di rilascio energetico e apre nuove prospettive per comprendere non solo il nostro Sole, ma anche le eruzioni stellari nell'universo.
I brillamenti solari rappresentano tra le esplosioni più potenti dell'intero sistema solare. Si originano quando quantità enormi di energia accumulata in campi magnetici contorti viene improvvisamente liberata attraverso un processo chiamato riconnessione magnetica. Durante questo fenomeno, le linee del campo magnetico orientate in direzioni opposte si spezzano e si riconnettono in una nuova configurazione. Questo rapido riassestamento può riscaldare il plasma fino a milioni di gradi Kelvin e scagliare particelle energetiche lontano dal punto di origine, generando il brillamento. Gli eventi più intensi possono scatenare tempeste geomagnetiche che raggiungono la Terra, disturbando le comunicazioni radio e mettendo a rischio satelliti e astronauti.
Pradeep Chitta del Max Planck Institute for Solar System Research di Göttingen, primo autore dello studio, sottolinea l'eccezionalità delle osservazioni: "Siamo stati davvero molto fortunati a testimoniare gli eventi precursori di questo grande brillamento con dettagli così straordinari. Osservazioni ad alta cadenza temporale di un brillamento non sono sempre possibili a causa delle finestre osservative limitate e dello spazio di memoria occupato da questi dati nel computer di bordo della sonda". Il team ha potuto seguire l'evoluzione del fenomeno per circa 40 minuti grazie alla combinazione simultanea di quattro strumenti: l'Extreme Ultraviolet Imager (EUI), che ha catturato immagini della corona solare con risoluzione di poche centinaia di chilometri ogni due secondi, insieme agli strumenti SPICE, STIX e PHI che hanno studiato diversi strati solari, dalla corona fino alla fotosfera visibile.
Quando EUI ha iniziato le osservazioni alle 23:06 Tempo Universale, circa 40 minuti prima del picco del brillamento, ha rivelato un filamento scuro a forma di arco costituito da campi magnetici e plasma intrecciati. Questa struttura era connessa a un pattern a forma di croce di linee di campo magnetico che gradualmente aumentava di luminosità. Le immagini ravvicinate mostravano nuove strutture magnetiche apparire quasi in ogni fotogramma, cioè approssimativamente ogni due secondi o meno. Ciascuna di queste strutture rimaneva confinata dalle forze magnetiche e si attorcigliava progressivamente, assumendo l'aspetto di corde strettamente avvolte.
Man mano che si formavano e attorcigliavano più strutture, la regione diventava instabile. Come una valanga che acquista velocità, le configurazioni magnetiche hanno iniziato a rompersi e riconnettersi in rapida successione, innescando una catena di perturbazioni che si propagavano nello spazio e nel tempo, ciascuna più intensa della precedente e visibile come improvvisi lampi di luminosità. Alle 23:29 UT si è verificato un evento particolarmente intenso: poco dopo, il filamento scuro si è staccato da un lato proiettandosi verso l'esterno, srotolando violentemente il suo movimento. Lampi luminosi di riconnessione sono apparsi lungo tutta la sua lunghezza con dettagli straordinari, mentre il brillamento principale esplodeva intorno alle 23:47 UT.
Da tempo gli scienziati ipotizzavano che meccanismi a valanga potessero spiegare il comportamento collettivo di innumerevoli piccoli brillamenti sul Sole e su altre stelle. Queste nuove osservazioni dimostrano che anche un singolo grande brillamento non deve necessariamente essere un'esplosione unificata, ma può emergere da numerosi eventi di riconnessione più piccoli che interagiscono e si rafforzano reciprocamente, formando una potente cascata. David Pontin dell'Università di Newcastle in Australia, coautore dello studio, commenta: "Confrontando le osservazioni di EUI con quelle del campo magnetico, siamo riusciti a districare la catena di eventi che ha portato al brillamento. Ciò che abbiamo osservato sfida le teorie esistenti sul rilascio energetico e ci permetterà di perfezionarle".
L'analisi combinata dei dati di SPICE e STIX ha permesso al team di studiare con dettagli senza precedenti come questa rapida sequenza di eventi depositi energia negli strati più esterni dell'atmosfera solare. I raggi X ad alta energia hanno svolto un ruolo chiave in questa analisi, rivelando dove le particelle accelerate rilasciano la loro energia. Durante il brillamento del 30 settembre, le emissioni ultraviolette e di raggi X stavano già aumentando lentamente quando i due strumenti hanno iniziato le osservazioni. Con l'intensificarsi del fenomeno, l'emissione di raggi X è aumentata drasticamente, accelerando particelle a velocità tra il 40 e il 50 percento della velocità della luce. I dati hanno inoltre mostrato energia trasferirsi direttamente dai campi magnetici al plasma circostante durante la riconnessione.
Un aspetto inatteso emerso dalle osservazioni riguarda le cascate di plasma che continuano a precipitare attraverso l'atmosfera solare anche dopo la fase più intensa del brillamento. Chitta descrive il fenomeno: "Abbiamo visto strutture simili a nastri muoversi estremamente velocemente attraverso l'atmosfera solare, persino prima dell'episodio principale del brillamento. Questi flussi di 'gocce di plasma che piove' sono firme della deposizione di energia, che diventano sempre più forti mentre il brillamento progredisce. Anche dopo che il brillamento si attenua, la pioggia continua per un certo tempo". Queste osservazioni rappresentano la prima volta che tale fenomeno viene documentato con questo livello di dettaglio spaziale e temporale nella corona solare.
Miho Janvier, co-scienziato del progetto Solar Orbiter per l'ESA, definisce questa ricerca come uno dei risultati più entusiasmanti della missione finora: "Le osservazioni di Solar Orbiter svelano il motore centrale di un brillamento e sottolineano il ruolo cruciale di un meccanismo di rilascio energetico magnetico simile a una valanga. Una prospettiva interessante è se questo meccanismo si verifichi in tutti i brillamenti e su altre stelle che mostrano attività eruttiva". Il team riconosce però che restano numerose domande aperte, in particolare riguardo ai meccanismi precisi attraverso cui il processo a valanga genera particelle così energetiche. Per approfondire questi aspetti sarà necessaria una risoluzione ancora maggiore nelle immagini ai raggi X, obiettivo delle future missioni di osservazione solare.
.jpg)
