Risolto il mistero della pioggia solare: il diluvio di plasma che cade in pochi minuti

Sul Sole si verificano delle vere precipitazioni, ma non l'acqua: Sono correnti incandescenti di plasma che scendono guidate dal campo magnetico. Questo fenomeno, noto come pioggia solare, ha lasciato perplessi i ricercatori per anni a causa della sua rapidità durante le eruzioni.

Un team dell'Università delle Hawaii ha messo ordine nel puzzle con un lavoro pubblicato su Il giornale astrofisico, Dove Dimostrano che la composizione chimica della corona solare non rimane fissa.e questo dettaglio cambia completamente il ritmo del raffreddamento e della condensazione del plasma.

Cos'è la pioggia solare e perché è stata sorprendente

A differenza della pioggia terrestre, la versione solare si verifica nella corona, la strato più esterno e molto caldo dell'atmosfera solare, dove piccole regioni di plasma si raffreddano bruscamente, aumentano di densità e cadono verso gli strati inferiori ad alta velocità. La cosa sconcertante era che, invece di impiegare ore come previsto dai modelli classici, Le “goccioline” di plasma apparivano nel giro di pochi minuti durante le eruzioni.

Le osservazioni con sonde solari e telescopi avevano confermato questo comportamento accelerato, ma i calcoli non lo riproducevano. Il motivo, spiegano ora gli autori, È che si è supposto fin dall'inizio che fosse omogeneo e invariabile nella sua miscela di elementi, una semplificazione che ha avuto ripercussioni nella simulazione della realtà.

Il pezzo mancante: una corona con una chimica mutevole

La svolta fondamentale consiste nel consentire l' l'abbondanza degli elementi varia nello spazio e nel tempo all'interno delle simulazioni. Introducendo cambiamenti nella proporzione degli elementi di bassa energia di prima ionizzazione —come il ferro o il silicio—, Il modello rivela che queste aree agiscono come radiatori estremamente efficienti. quando sono concentrati all'apice delle anse coronali.

Quell'eccesso locale di elementi pesanti facilita una perdita di energia attraverso le radiazioni molto più rapida di quanto stimato, che provoca il raffreddamento e la condensazione improvvisa del plasma. Secondo il team, guidato da Luke Fushimi Benavitz Insieme a Jeffrey W. Reep, la regolazione della chimica coronale è stato l'"interruttore" che ha permesso alla simulazione di riprodurre ciò che si vede nei telescopi.

Passo dopo passo: dal flash alla cascata di plasma

Tutto inizia con un'eruzione che riscalda impulsivamente la cromosfera., lo strato situato sotto la corona. Quel calore guida la cosiddetta evaporazione cromosferica: il materiale denso sale e riempie gli anelli magnetici della corona con plasma la cui composizione è più simile a quella della fotosfera.

Una volta in cima, il flusso concentra elementi come ferro e silicio nel punto più alto del cicloQuesto accumulo, grazie alla sua grande capacità di irradiare energia, induce un raffreddamento molto localizzato. La pressione scende, l'ambiente circostante fornisce più plasma, La densità aumenta e si innesca l'instabilità termica, che accelera il processo.: Il materiale si condensa e nel giro di pochi minuti iniziano le piogge coronali.

Questa catena di eventi – eruzione, evaporazione, arricchimento di elementi pesanti, raffreddamento esplosivo e collasso – si adatta finalmente alle sequenze registrate dagli strumenti dedicati al monitoraggio dell'attività solare. Per gli autori, Non è un sottoprodotto aneddoticoma un processo dinamico essenziale dell'atmosfera solare.

Implicazioni per la previsione meteorologica spaziale

Capire quando e dove si formano queste piogge di plasma non è solo un trionfo teorico. Collegando le piogge solari alla chimica e alla dinamica dei circuiti magnetici, Il nuovo modello offre indizi per una messa a punto precisa allerte meteorologiche spaziali, essenziale per la protezione dei satelliti, delle comunicazioni, della navigazione e delle reti elettriche.

Simulazioni più fedeli al comportamento reale della corona consentire una migliore previsione degli effetti delle eruzioni e delle espulsioni di massa coronaleIn pratica, avendo finestre di avviso più precise può fare la differenza tra un'interruzione gestibile e una costosa interruzione di servizi critici.

Cosa c'è di nuovo nella fisica solare?

Lo studio apre le porte alla mappatura, in modo più dettagliato, di come le abbondanze degli elementi nella corona si evolvono nel tempo e di come si accoppiano all' cambiamenti nel campo magneticoIl team propone di combinare modelli e osservazioni per monitorare queste variazioni su scale diverse.

Strumenti come il Solar Dynamics Observatory e missioni che si avvicinano sempre di più al Sole, come la Sonda solare Parker, può fornire dati in tempo reale con cui verificare e perfezionare queste simulazioni. L'obiettivo è Costruire un quadro unificato che colleghi eruzioni, chimica coronale e ricadute di plasma con capacità predittiva.

Con questo lavoro firmato da Luke Fushimi Benavitz, Jeffrey W. Reep, Lucas A. Tarr e Andy SH To en Il giornale astrofisico, la comunità ha una spiegazione coerente del perché le piogge solari emergono così rapidamente durante le eruzioni. Una corona meno uniforme di quanto si pensasse in precedenza risulta essere la chiave per comprendere quel diluvio di fuoco che cade sulla nostra stella.