Solar Orbiter e i segreti dei poli solari

La sonda Solar Orbiter guidata dall’Agenzia spaziale europea (Esa), è la prima creazione umana a sorvolare, riprendendoli, i poli solari con un esclusivo angolo di visione che cambierà la nostra comprensione del campo magnetico, del ciclo solare e di conseguenza del funzionamento della meteorologia spaziale. Fino a oggi qualsiasi immagine del Sole che abbiamo visto è stata scattata da una posizione corrispondente a un sorvolo dell’equatore del corpo celeste. Questo perché la Terra, gli altri pianeti e tutte le altre sonde spaziali moderne orbitano attorno al Sole all’interno di un disco piatto chiamato “piano dell’eclittica”. Invece, inclinando la sua orbita rispetto a questo piano, Solar Orbiter rivela il Sole da un’angolazione completamente nuova.

Lo scorso 23 marzo Solar Orbiter osservava il Sole da un’angolazione di 17° sotto l’equatore solare, sufficiente per vederne il polo sud. Nei prossimi anni, la sonda inclinerà ulteriormente la sua orbita, quindi le viste migliori devono ancora arrivare. “Oggi sveliamo le prime immagini in assoluto del polo solare da parte dell’umanità”, ha affermato la professoressa Carole Mundell, direttrice scientifica dell’Esa, spiegando che “il Sole è la stella a noi più vicina, fonte di vita e potenziale distruttore dei sistemi energetici spaziali e terrestri, quindi è fondamentale comprenderne il funzionamento e imparare a prevederne il comportamento. Queste nuove immagini uniche della nostra missione Solar Orbiter segnano l’inizio di una nuova era per la scienza solare.”

Le immagini mostrate sopra sono state scattate da tre degli strumenti scientifici di Solar Orbiter: il Polarimetric and Helioseismic Imager (Phi), l’Extreme Ultraviolet Imager (Eui) e lo strumento Spectral Imaging of the Coronal Environment (Spice), una sorta di collaborazione tra sistemi elettronici che Sami Solanki, capo della squadra di tecnici che ha creato lo strumento Phi al Max Planck Institute for Solar System Research, in Germania, così definisce: “Non sapevamo esattamente cosa aspettarci da queste prime osservazioni, i poli del Sole sono letteralmente terra incognita.” Ognuno di questi strumenti osserva il Sole in modo diverso. Phi ne riprende la luce visibile al nostro occhio e mappa il campo magnetico superficiale; Eui osserva il Sole in luce ultravioletta rivelando i gas scagliati alla temperatura di milioni di gradi nell’atmosfera esterna del Sole, la corona, infine Spice cattura la luce proveniente da diverse temperature dei gas presenti sulla superficie del Sole rivelando così diversi strati della sua atmosfera solare. Confrontando e analizzando le osservazioni effettuate da questi tre strumenti è possibile scoprire come si muove la materia negli strati esterni del Sole e questo potrebbe rivelare vortici polari (gas vorticoso) simili a quelli osservati attorno ai poli di Venere e Saturno.

Queste osservazioni sono fondamentali per comprendere il campo magnetico del Sole e capire perché esso si inverte circa ogni 11 anni, in coincidenza con un picco di attività solare che sulla Terra corrisponde a decenni di riscaldamento globale. Le attuali previsioni del ciclo solare di 11 anni non sono in grado di prevedere esattamente quando e con quale potenza il Sole raggiungerà il suo stato di massima attività e quindi non consentono a noi terrestri di rpepararci adeguatamente a proteggerci.

Una delle prime scoperte scientifiche delle osservazioni polari del Solar Orbiter è la scoperta che al polo sud del Sole il campo magnetico è attualmente disordinato. Mentre un magnete normale ha un polo nord e un polo sud ben definiti, le misurazioni del campo magnetico dello strumento Phi mostrano che al polo sud del Sole sono presenti campi magnetici sia di polarità nord che sud. Questo accade solo per un breve periodo durante ogni ciclo solare e quando il campo magnetico del Sole si inverte ed è al massimo della sua attività. Tra 5-6 anni il Sole raggiungerà il suo prossimo minimo solare, durante il quale il suo campo magnetico sarà al massimo e il Sole mostrerà i suoi livelli d’attività più bassi. Il professor Sami osserva: “Come avvenga esattamente questo accumulo non è ancora del tutto chiaro, quindi il Solar Orbiter ha raggiunto le alte latitudini proprio al momento giusto per seguire l’intero processo dalla sua prospettiva unica e vantaggiosa”.

Un’altra interessante novità per il Solar Orbiter proviene dallo strumento Spice, tecnicamente uno spettrografo a immagini che misura la luce emessa da specifici elementi chimici come idrogeno, carbonio, ossigeno, neon e magnesio, comparandola con esempi di temperature note, riuscendo a rivelare cosa accade nei diversi strati sopra la superficie solare. Per la prima volta, il team SPICE è riuscito a utilizzare il tracciamento preciso delle linee spettrali per misurare la velocità di movimento degli ammassi di materiale solare. Questa misurazione è nota come “misurazione Doppler”, dal nome dello stesso effetto che fa cambiare tono alle sirene delle ambulanze in transito. Fondamentalmente, le misurazioni Doppler possono rivelare come le particelle vengono espulse dal Sole sotto forma di vento solare. Scoprire come il Sole produce il vento solare è uno degli obiettivi scientifici chiave di Solar Orbiter. “Le misurazioni Doppler del vento solare emesso dal Sole da parte di missioni spaziali attuali e passate sono state ostacolate dalla visione radente dei poli solari. Le misurazioni da alte latitudini, ora possibili con Solar Orbiter, rappresenteranno una rivoluzione nella fisica solare”, afferma il capo del team Spice, Frédéric Auchère dell’Università di Parigi-Saclay (Francia). Si prevede che la prima mole completa di dati “da polo a polo” di Solar Orbiter arriverà sulla Terra entro ottobre. E allora sapremo molte più cose riguardo la fonte d’energia che permette la vita.