Scoperta misteriosa fonte di esplosioni radio nel Sole simili a un battito cardiaco

Le pulsazioni quasi periodiche (QPP) sono frequentemente rilevate nei brillamenti solari e stellari, ma non sono ancora chiari i meccanismi fisici da cui derivano. Un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications, rivela che un team di ricercatori è riuscito a risalire alla posizione della sorgente di un segnale radio proveniente da un brillamento solare di classe C a più di 5.000 chilometri sopra la superficie del Sole.

Il team afferma che grazie ai risultati di questo studio si potrebbero comprendere meglio i processi fisici che stanno alla base del rilascio di energia delle più potenti esplosioni del sistema solare, ovvero i brillamenti solari.

Una scoperta inaspettata

I lampi radio solari, sostanzialmente, sono degli intensi lampi di onde radio che provengono dal Sole; spesso sono associati ai brillamenti solari e conosciuti per la presenza di segnali con schemi ripetuti. Ciononostante, i ricercatori, come dichiarato dallo stesso autore dello studio Sijie Yu, non si aspettavano di fare una scoperta del genere.

“Questo modello di battito è importante per capire come l’energia viene rilasciata e dissipata nell’atmosfera del Sole durante queste esplosioni incredibilmente potenti. Tuttavia, l’origine di questi modelli ripetitivi, chiamati anche pulsazioni quasi periodiche, è stata a lungo un mistero e fonte di dibattito tra i fisici solari.”

Sijie Yu, autore dello studio e astronomo affiliato al Centro per la ricerca solare-terrestre di NJIT

Le pulsazioni quasi periodiche (QPP) nel Sole

Le pulsazioni quasi periodiche (QPP), cioè la variazione periodica delle emissioni elettromagnetiche, sono spesso oggetto di osservazione in ambienti celesti di diverse scale. Dalle stelle in fiamme ai raggi gamma su scala cosmica e ai lampi radio veloci, questi fenomeni vengono da sempre ammirati ignorandone la causa.

I meccanismi che generano i brillamenti solari QPP possono essere classificati in due gruppi: onde magnetoidrodinamiche (MHD) modulate e modelli di riconnessione magnetica oscillatoria. Negli ultimi decenni, inoltre, i flare QPP provenienti dal Sole, dopo una prima segnalazione negli anni ’60, sono stati studiati nel dettaglio ed è stato dimostrato che sono prevalenti in quasi tutte le bande di lunghezza d’onda dalla radio ai raggi γ.

EOVSA, il potente mezzo che cattura i brillamenti del Sole

Il team è riuscito a scoprire la fonte di questi segnali dopo aver studiato le osservazioni a microonde di un brillamento solare avvenuto il 13 luglio 2017 e catturato dal radiotelescopio EOVSA (Expanded Owens Valley Solar Array) di NJIT.

Questo potente strumento osserva il Sole in una gamma di frequenze delle microonde che va da 1 a 18 GHz ed è estremamente sensibile alle radiazioni radio nella sua atmosfera. Grazie alle sue osservazioni sul bagliore, quindi, il team ha scoperto delle esplosioni radio caratterizzate da uno schema di segnale ripetitivo simile ad un battito cardiaco e che si ripete ogni 10-20 secondi.

Il team di ricerca ha, così, identificato un forte segnale di QPP alla base del foglio di corrente elettrica che si estende per oltre 25.000 chilometri attraverso la regione centrale dell’eruzione. Qui, le linee opposte del campo magnetico si mescolano generando una grande energia che incrementa il bagliore.

“L’imaging spettrale di EOVSA ci ha fornito una nuova diagnostica risolta spazialmente e temporalmente degli elettroni non termici del bagliore. Abbiamo scoperto che la distribuzione degli elettroni ad alta energia nella sorgente QPP principale varia in fase con quella della sorgente QPP secondaria nel foglio di corrente elettronico. Questa è una forte indicazione che le due fonti QPP sono strettamente correlate”.

Bin Cheng, professore associato di fisica presso NJIT e coautore dell’articolo

Implicazioni dello studio

Lo studio del team ha mostrato che esistono delle isole magnetiche, simili a bolle, che si formano nel foglio di corrente e che si muovono quasi periodicamente verso la zona di brillamento. L’aspetto di queste isole ricopre un ruolo fondamentale nel modificare il tasso di rilascio di energia durante queste “eruzioni”; secondo Cheng, questo processo porta a una produzione ripetuta di elettroni ad alta energia che si manifestano come QPP.

I risultati dello studio aiutano a capire gli eventi alla base di questo processo di riconnessione; processo che guida gli eventi esplosivi e permette di individuare l’origine dei QPP nei brillamenti solari. Questo, secondo quanto affermato dall’astronomo Sijie Yu, richiede un riesame delle interpretazioni degli eventi QPP e delle loro implicazioni sui brillamenti solari.