Sole, anomala attività di minimo solare forse risolta

Questa fotografia dell'emissione di luce visibile, scattata nel 2008 dal satellite della NASA Solar and Heliospheric Observatory (SOHO), mostra il disco solare libero di macchie. Il sole è rimasto per ben 780 giorni senza macchie, un tempo insolitamente lungo. Crediti: NASA/SOHO

Il Sole è recentemente balzato alle cronache a causa della sua grande attività, fatta di eruzioni e tempeste solari. Le sue recenti turbolenze sono particolarmente interessanti perché la nostra stella era rimasta tranquilla per un tempo insolitamente lungo. Gli astronomi hanno avuto difficoltà a spiegare le ragioni di un minimo solare prolungato. Ora nuove simulazioni al calcolatore mostrerebbero le ragioni di questo lungo periodo di quiete, durante il quale sono cambiati i flussi di plasma caldo all’interno della stella.

“Il Sole contiene enormi fiumi di plasma simile a quelli delle correnti oceaniche della Terra”, spiega Andres Munoz-Jaramillo, ricercatore a contratto presso l’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). “Quei fiumi di plasma influenzano l’attività solare in modi che stiamo appena cominciando a capire.”

Il Sole è costituito da uno stato della materia che non si trova sulla Terra – il plasma, in cui gli elettroni (cariche elettriche negative) e gli ioni positivi fluiscono liberamente. Il flusso di plasma genera campi magnetici, che sono alla base dell’attività solare con fenomeni ben noti agli astronomi come brillamenti, eruzioni e macchie solari.

Gli astronomi sanno da tempo che l’attività del Sole aumenta e diminuisce con cicli che durano 11 anni, in media. Nella sua forma più attiva, detta massimo solare, le macchie solari punteggiano di scuro la superficie del Sole e frequenti eruzioni inviano miliardi di tonnellate di plasma caldo nello spazio. Se il plasma colpisce la Terra, è in grado di interrompere le comunicazioni terrestri e satellitari, e addirittura far saltare alcune reti elettriche.

Durante un minimo solare, il sole si calma e le macchie solari e le eruzioni sono rare. Gli effetti sulla Terra, anche se meno drammatici, sono tuttavia significativi. Per esempio, l’atmosfera più esterna della Terra si restringe, e questo significa che c’è meno resistenza in orbita per la spazzatura spaziale. Inoltre, il vento solare che soffia attraverso il sistema solare e il suo campo magnetico associato si indeboliscono, consentendo ai raggi cosmici di arrivare dallo spazio interstellare.

Il minimo solare più recente ha avuto un numero insolitamente lungo di giorni senza macchie: 780 giorni durante il periodo 2008-2010, un record che non si vedeva dal 1913. In un tipico minimo solare, il sole rimane senza macchie per 300 giorni.

“Il minimo solare scorso aveva due caratteristiche fondamentali: un lungo periodo senza macchie solari e un debole campo magnetico polare”, spiega Munoz-Jaramillo. (Il  campo magnetico polare è il campo magnetico ai poli nord e sud del Sole, come quello terrestre). “Dobbiamo spiegare entrambi i fattori, se vogliamo capire il minimo solare.”

Per studiare il problema, Munoz-Jaramillo ha utilizzato simulazioni al computer per modellare il comportamento di oltre 210 cicli di attività del Sole, che coprono circa 2.000 anni. In particolare, ha esaminato il ruolo dei fiumi di plasma che circolano dall’equatore alle latitudini più alte. Questi flussi sono molto simili alle correnti oceaniche della Terra: emergono in prossimità dell’equatore, poi curvano verso i poli per poi affondare e riemergere di nuovo verso l’equatore. Ad una velocità tipica di 60 km orari, queste correnti impiegano circa 11 anni per fare un ciclo.

Munoz-Jaramillo e i suoi colleghi hanno scoperto che i fiumi di plasma solari accelerano e rallentano come un nastro trasportatore malfunzionante. Inoltre, hanno scoperto  che quando c’è un flusso più veloce durante la prima metà del ciclo solare seguito da un flusso più lento nella seconda metà del ciclo, questo comportamento può portare ad un minimo solare prolungato. Le cause dell’accelerazione e del rallentamento coinvolgono probabilmente una complicata retroazione tra il flusso di plasma e i campi magnetici solari.

“E’ come una linea di produzione – un rallentamento nel mezzo fa aumentare la distanza tra la fine dell’ultimo ciclo solare e l’inizio di quello nuovo”, dice Munoz-Jaramillo.

L’obiettivo finale di studi di questo tipo è di prevedere i prossimi massimi e minimi solari – oltre che la loro energia. Il gruppo di ricerca si è concentrato sulla simulazione di minimi solari, ma ha alzato le mani per quanto riguarda la previsione del prossimo minimo solare (che dovrebbe avvenire nel 2019).

“Non possiamo prevedere come cambierà il flusso di questi fiumi di plasma”, spiega l’autore Dibyendu Nandy dell’Indian Institute of Science di Kolkata. “Piuttosto, una volta che osserveremo come cambia il flusso, potremo prevedere le conseguenze”.