Per decenni, la misteriosa pioggia solare — quelle gocce di plasma freddo e denso che cadono dalla corona dopo un’eruzione — ha lasciato perplessi gli scienziati. Ora, un team dell’Istituto di Astronomia dell’Università delle Hawaii afferma di aver risolto l’enigma: il segreto sta nelle variazioni degli elementi che compongono l’atmosfera del Sole.
Svelato il mistero della pioggia solare: come il ferro e il silicio “raffreddano” la corona solare
La scoperta segna una svolta nella fisica solare e apre la strada alla previsione dei fenomeni climatici spaziali. Lo hanno spiegato Luke Benavitz, studente di dottorato, e l’astronomo Jeffrey Reep in un articolo pubblicato su Astrophysical Journal.
La pioggia solare si produce nella corona, una regione di plasma estremamente caldo che si trova sopra la superficie del Sole. A differenza della pioggia terrestre, questo fenomeno consiste in condensazioni di plasma che, raffreddandosi e aumentando la loro densità, scendono verso gli strati inferiori
Secondo l’Università delle Hawaii, questo processo avviene rapidamente dopo le eruzioni solari e comprenderlo è stato essenziale per modellare il comportamento del Sole e anticipare alterazioni che possono influenzare la tecnologia e le comunicazioni sulla Terra.
Finora, i modelli tendevano a ipotizzare che l’abbondanza di elementi nella corona rimanesse costante nello spazio e nel tempo. Questa semplificazione, tuttavia, non spiegava la rapidità della formazione della pioggia solare.
L’articolo pubblicato sull’Astrophysical Journal ha sottolineato che, sebbene esistessero già indicazioni di fluttuazioni nella composizione della corona, i modelli convenzionali non incorporavano questa dinamica e, quindi, non riuscivano a riprodurre il fenomeno.
Il team guidato da Benavitz e Reep ha apportato un cambiamento decisivo: le simulazioni hanno dimostrato che, consentendo all’abbondanza di elementi con basso potenziale di ionizzazione —ferro, silicio e magnesio— di variare nello spazio e nel tempo, è stato possibile replicare la formazione di condensazioni coronali anche in scenari di riscaldamento improvviso.
“È emozionante vedere che, quando abbiamo permesso a elementi come il ferro di cambiare nel tempo, i modelli hanno finalmente coinciso con ciò che osserviamo realmente sul Sole. Questo rende la fisica viva in un modo che sembra reale”, ha affermato Benavitz, secondo l’Università delle Hawaii.
Il meccanismo identificato si basa sulla relazione diretta tra l’abbondanza locale di questi elementi e il tasso di perdita radiativa del plasma. Dopo un’eruzione, i flussi di materiale dalla cromosfera verso la corona hanno alterato la composizione locale, generando picchi di abbondanza in regioni specifiche.
Questi picchi hanno aumentato la radiazione emessa, generando un raffreddamento più rapido e la conseguente caduta di gocce di plasma più dense: la pioggia solare. Le simulazioni con il codice HYDRAD hanno mostrato che la condensazione coronale è apparsa solo quando l’abbondanza degli elementi ha subito fluttuazioni, mentre i modelli con abbondanze fisse non sono riusciti a riprodurre il fenomeno.
Una scoperta nella fisica solare migliorerà le previsioni meteorologiche spaziali
Questa scoperta ha portato benefici diretti alla modellizzazione solare e alla previsione del clima spaziale. L’articolo dell’Astrophysical Journal ha identificato che rappresentare correttamente le abbondanze elementari era essenziale per calcolare i tempi di raffreddamento del plasma e anticipare le dinamiche atmosferiche durante le eruzioni.
L’Università delle Hawaii ha sottolineato che questa conoscenza potrebbe, in futuro, migliorare la capacità di prevedere i fenomeni che interessano la Terra.
Il progresso ha inoltre sfidato l’idea tradizionale della corona come regione di composizione statica. Gli autori hanno sottolineato che l’atmosfera solare è molto più dinamica di quanto si pensasse e che le variazioni di abbondanza devono essere considerate una caratteristica fondamentale in ogni modello fisico.
Il modello proposto può essere convalidato attraverso osservazioni spettroscopiche coronali, che hanno stimolato nuove ricerche e miglioramenti dei modelli attuali.
Secondo l’Astrophysical Journal, il prossimo passo sarà quello di confrontare le simulazioni con osservazioni spettroscopiche ad alta risoluzione fornite da missioni spaziali.
I ricercatori prevedono inoltre di incorporare altri effetti fisici, come la forza ponderomotrice originata dalle onde di Alfvén, per generalizzare ulteriormente il trattamento delle abbondanze nei modelli solari.
Secondo Jeffrey Reep, in dichiarazioni raccolte dall’Università delle Hawaii, questa scoperta ha aperto una nuova prospettiva sulla dinamica della corona e ha invitato a rivedere i modelli di riscaldamento e raffreddamento, ampliando il campo per future ricerche nella fisica solare.
