Misurata l’abbondanza di elio nella corona solare

Nel 2009 un razzo sonda con a bordo un telescopio italiano, a cui hanno portato il proprio contributo un gruppo di ricercatori fiorentini Unifi e INAF, è riuscito a osservare per la prima volta questo componente. I risultati sono stati pubblicati su Nature Astronomy.
Immagine composite della corona solare ottenuta dagli strumenti di HERSCHEL – tra cui l’italiano SCORE – che mostrano la distribuzione dell’elio nella corona solare. È evidente la riduzione dell’elio nelle regioni equatoriali.

L’elio è il secondo maggior componente dell’universo dopo l’idrogeno. Conoscere la quantità di elio nell’atmosfera solare è importante per comprendere l’origine e l’accelerazione del vento solare – il flusso costante di particelle cariche dal Sole, che permea l’intero sistema solare e nel quale navigano le sonde spaziali interplanetarie e sono immersi i pianeti, e che può potenzialmente danneggiare un’astronave al raggiungimento della Terra.

Immagine composita del Sole che mostra le linee di campo magnetico solare aperte che si sovrappongono alle regioni coronali con maggiore abbondanza di elio.

Porta la firma di un gruppo di scienziati americani, francesi e italiani, di cui due dell’Ateneo fiorentino, Marco Romoli e Guglielmo Rossi, un articolo appena uscito su Nature, dal titolo Global helium abundance measurements in the solar corona, sulla prima misurazione di elio e la sua distribuzione nell’atmosfera solare estesa, la corona (10.1038/s41550-020-1156-6). I risultati di questo studio sono collegati alla missione suborbitale del 2009 “Helium Resonance Scattering in the Corona and Heliosphere” (HERSCHEL), un razzo, lanciato dalla base missilistica NASA di White Sands in New Mexico, negli Stati Uniti, che ha ottenuto cinque minuti di osservazioni fuori dall’atmosfera terrestre, all’apice della sua traiettoria balistica.

A bordo del razzo c’era un telescopio coronografo, uno strumento ottico potentissimo ideato per osservare la corona solare, chiamato Sounding Rocket Coronagraph Experiment (SCORE) in parte sviluppato, costruito e caratterizzato da un gruppo di ricercatori fiorentini dell’Ateneo e dell’INAF Osservatorio Astrofisico di Arcetri. Questo strumento è da considerarsi, sebbene con molte differenze, il prototipo dal quale è stato sviluppato lo strumento Metis a bordo di Solar Orbiter.

Per misurare la quantità di elio e idrogeno coronali, il coronografo ha catturato immagini della corona solare, osservando simultaneamente l’emissione dell’elio – una volta ionizzato – e quella dell’idrogeno neutro fino ad una distanza di due raggi solari dalla fotosfera. Mentre altre precedenti missioni avevano studiato la corona, nessuna aveva la capacità di misurare l’abbondanza dell’elio, rispetto all’idrogeno, nell’intera corona.

Foto di gruppo durante la preparazione del lancio

Le immagini mostrano che l’elio non è distribuito uniformemente nella corona. Ha valori più bassi nella regione equatoriale del Sole durante il periodo di minor attività e raggiunge i valori più alti in corrispondenza delle regioni di confine tra i punti della superficie solare che hanno polarità opposta e i buchi coronali polari (le aree dove la corona del Sole è più scura e più fredda), laddove viene generato il vento solare.

Il rapporto tra elio e idrogeno è quindi fortemente correlato al campo magnetico coronale e alla velocità del vento solare, con una minore abbondanza misurata nelle regioni equatoriali che corrisponde a quella misurata nel vento solare vicino alla Terra.

 

 


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