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Da Hinode, nuovi indizi sul tessuto della rete magnetica solare

L'immagine mostra come viene trasmesso il flusso magnetico. I contorni rossi indicano gli elementi della intranetwork che contribuiscono alla rete magnetica globale; i contorni verdi mostrano i punti in cui il flusso è nullo; i contorni blu sono le zone in cui il campo magnetico è maggiore. Il rosa è il contorno delle cellule supergranulari.
L'immagine mostra come viene trasmesso il flusso magnetico. I contorni rossi indicano gli elementi della intranetwork che contribuiscono alla rete magnetica globale; i contorni verdi mostrano i punti in cui il flusso è nullo; i contorni blu sono le zone in cui il campo magnetico è maggiore. Il rosa è il contorno delle cellule supergranulari.

Il campo magnetico del Sole, generato dal movimento del plasma della sua zona convettiva, determina il comportamento della nostra stella ed è all'origine dei diversi fenomeni che osserviamo, come le macchie solari, i brillamenti e le variazioni dell'intensità del vento solare, che prendono complessivamente il nome di "attività solare" e variano di intensità nell'arco del ciclo undecennale, durante il quale il campo magnetico inverte il proprio verso.

Tuttavia, questo flusso magnetico che emerge continuamente sulla superficie della nostra stella (fotosfera) si può distribuire su diverse scale spaziali, che coinvolgono le regioni attive, le regioni effimere, l'intranetwork o strutture su scale ancora più piccola, che gli attuali strumenti non riescono a risolvere.
Quindi, anche in condizioni di quiete, sulla superficie del Sole esiste una rete magnetica, il cui flusso risulta addirittura maggiore di quello presente normalmente nelle zone più attive.

Ora, uno studio, basato sui dati del satellite giapponese Hinode e condotto dall'Institute of Astrophysics of Andalusia (IAA-CSIC), descrive la sua origine e cosa lo alimenta.

SDO - AIA: PFSS (Potential Campo Fonte Surface), mappa delle linee del campo magnetico solare

Credit: NASA/SDO and the AIA science team

Supergranulazione misurata tramite il "Doppler shift"Questa rete magnetica è delineata dai bordi di grandi caratteristiche chiamate "supergranuli", strutture legate al gas caldo che risale in superficie, simili alle bolle prodotte dall'acqua in ebollizione.

La supergranulazione fu vista per la prima volta da A.B. Hart negli anni cinquanta grazie al "doppler shift", dove la luce del materiale in movimento verso di noi si sposta verso il blu, mentre quella del materiale che si allontana da noi verso il rosso. Adesso, grazie alle osservazioni a lungo termine di Hinode, il team ha scoperto che queste bolle grandi circa ventimila chilometri, sono in grado di rifornire l'intera rete magnetica della superficie del Sole in un tempo sorprendentemente breve.

"Abbiamo notato che all'interno di questi supergrauli, in quello che è chiamato intranetwork, piccoli elementi magnetici sembrano viaggiare verso i confini esterni ed interagire con la rete", ha detto Milan Gosic, IAA, responsabile dello studio pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal.

Il monitoraggio di questi elementi finora poco conosciuti è stato già di per sé un passo importante ma la quantificazione del loro contributo nella rete magnetica solare è una grande sorpresa: sono piccole strutture in grado di generare e trasferire, nel giro di appena quattordici ore, l'intero flusso magnetico rilevato nella rete.

THE SOLAR INTERNETWORK. I. CONTRIBUTION TO THE NETWORK MAGNETIC FLUX [abstract]

The magnetic network (NE) observed on the solar surface harbors a sizable fraction of the total quiet Sun flux. However, its origin and maintenance are not well known. Here we investigate the contribution of internetwork (IN) magnetic fields to the NE flux. IN fields permeate the interior of supergranular cells and show large emergence rates. We use long-duration sequences of magnetograms acquired by Hinode and an automatic feature tracking algorithm to follow the evolution of NE and IN flux elements. We find that 14% of the quiet Sun (QS) flux is in the form of IN fields with little temporal variations. IN elements interact with NE patches and modify the flux budget of the NE either by adding flux (through merging processes) or by removing it (through cancellation events). Mergings appear to be dominant, so the net flux contribution of the IN is positive. The observed rate of flux transfer to the NE is 1.5 × 1024 Mx day?1 over the entire solar surface. Thus, the IN supplies as much flux as is present in the NE in only 9-13 hr. Taking into account that not all the transferred flux is incorporated into the NE, we find that the IN would be able to replace the entire NE flux in approximately 18-24 hr. This renders the IN the most important contributor to the NE, challenging the view that ephemeral regions are the main source of flux in the QS. About 40% of the total IN flux eventually ends up in the NE.

Il modello postulato finora prevedeva che i campi magnetici della rete, provocati dal decadimento delle zone attive, come le macchie solari o regioni effimere, ossia quelle piccolissime perturbazioni nella struttura della granulazione caratterizzate dalla presenza di una regione magnetica bipolare, fornivano un importate contributo magnetico.

Tuttavia, lo studio di Gosic ha dimostrato che le regioni effimere sono troppo scarse per avere un impatto significativo:
"nel corso di 40 ore abbiamo rilevato solo due regioni effimere, così il loro contributo nella rete non può essere superiore il 10% del flusso totale. Al contrario, i piccoli elementi della intranetwork sono continui e chiaramente dominanti", ha detto Gosic (IAA-CSIC).

La scoperta è stata fatta nel corso di lunghe e straordinarie osservazione ad alta risoluzione, con il satellite giapponese Hinode, lanciato il 23 settembre del 2006 dall'Agenzia Spaziale Giapponese JAXA, per studiare il comportamento magnetico del Sole.
Hinode, in orbita in orbita Sole-sincrona attorno alla Terra ad un'altitudine di circa 700 km, grazie ai suoi tre strumenti scientifici (il Solar Optical Telescope, l'X-ray Telescope e il Extreme Ultraviolet Imaging Spectrometer) è riuscito a monitorare l'evoluzione delle cellule supergranulari per tutta la loro vita.

Questa rete magnetica di rifornimento collegata ai supergranuli, potrebbe essere responsabile anche dell'immenso riscaldamento osservato nella corona solare, dove le temperature sono molto superiori (1 milione di Kelvin) rispetto a quelle prossime alla superficie (circa 5800 Kelvin). Questa situazione è tutt'ora oggetto di dibattito:
"si ritiene che gli elementi magnetici del intranetwork e le loro interazioni con la rete potrebbero essere responsabili del riscaldamento degli strati esterni dell'atmosfera del Sole, uno dei problemi irrisolti più urgenti della Fisica Solare", ha aggiunto Luis Bellot (IAA -CSIC).

Lo studio degli elementi magnetici utilizzando i dati di Hinode permetterà anche un uso scientifico più efficiente delle informazioni provenienti da altre missioni.

Rieferimenti:
- http://www.iaa.es/content/origin-magnetic-field-covering-sun-has-been-discovered

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
Dal 2009 elaboro le immagini raw delle missioni spaziali insieme a Marco Faccin ed ho creato questo blog ad agosto 2012, in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte.
Per lavoro mi occupo di digital advertising, web e video analytics presso Shiny (SV – Italia) ma passo la maggior parte del tempo libero su questo sito e tra i cataloghi delle foto scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

Sito web: https://twitter.com/EliBonora
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