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Il nostro Sole è magneticamente silenzioso rispetto ad altre stelle. Ma perché?

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Gli astronomi hanno determinato che, in media, il Sole è magneticamente più silenzioso di altre stelle e non è chiaro il motivo. Anche il significato a lungo termine di questa scoperta non è chiaro, ma implica che il Sole potrebbe diventare ancora più attivo di quanto non sia ora.

Il nostro Sole è magneticamente attivo, il che significa che ha un campo magnetico che a volte si rafforza abbastanza per sputare tempeste enormi e potenti , oltre a creare regioni scure sulla superficie chiamate macchie solari . Questa attività ci colpisce direttamente sulla Terra, mettendo in pericolo i satelliti in orbita, gli esseri umani nello spazio e persino la nostra rete elettrica a terra. Questa attività magnetica è ciclica, crescente e decrescente ogni 11 anni.

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La motivazione alla base del nuovo lavoro è che, mentre capiamo molto sul campo magnetico del Sole, è importante avere un'idea di come si comporta rispetto ad altre stelle. Ad esempio, è più o meno attivo rispetto ad altre star?



Una gigantesca macchia solare ha macchiato la faccia del Sole il 23 ottobre 2014. Credito: NASA/SDOIngrandire

Una gigantesca macchia solare ha macchiato la faccia del Sole il 23 ottobre 2014. Credito: NASA/SDO

Questa è una buona domanda, perché non sappiamo molto sul comportamento a lungo termine del Sole. Gli astronomi hanno iniziato a contare le macchie solari intorno alla prima volta che un telescopio è stato usato per guardare verso il cielo, ma è stato solo nel 1878 che le immagini erano abbastanza buone per iniziare a guardare la loro area totale e la posizione sulla faccia del Sole, dandoci un'idea di come sono cambiate la luminosità del Sole. Possiamo fare di meglio, però; le carote di ghiaccio sulla Terra mostrano la presenza di isotopi elementari che sono influenzati da particelle subatomiche che sfrecciano nello spazio e queste particelle sono influenzate dal campo magnetico del Sole. Quindi possiamo usarli come proxy per l'attività magnetica solare che risale a circa 9.000 anni.

Ma questa è una cifra irrisoria rispetto al miliardi di anni vive una stella. Ed ecco perché nuova ricerca ha guardato ad altre stelle per vedere come essi comportarsi , per confrontarli con il Sole. L'idea è che guardando la loro luminosità per lunghi periodi di tempo possono vedere le stelle che si attenuano e si illuminano mentre le macchie solari (beh, le macchie stellari) ruotano dentro e fuori dalla vista. Le stelle più magneticamente attive cambieranno di più perché hanno più macchie solari, mentre le stelle tranquille avranno una luminosità più stabile. E più stelle possono osservare, meglio è.

Per questo, gli scienziati che hanno fatto la nuova ricerca si sono rivolti all'osservatorio Kepler , che per tre anni ha fissato un unico punto nello spazio alla ricerca di esopianeti, pianeti in orbita attorno ad altre stelle. Lo ha fatto prendendo frequenti misurazioni della luminosità di 150.000 stelle, cercando cali di luminosità quando i pianeti passavano davanti a loro, creando mini-eclissi. E questo significa che Keplero ha ottenuto un quantità di misurazioni della luminosità delle stelle, che è perfetto per questo studio.

Gli ultimi sei cicli magnetici solari sono variati in durata e forza; a giudicare dal numero di macchie solari viste l'ultima (Ciclo 24) non era attiva come le precedenti. Ma ne sta iniziando uno nuovo. Crediti: immagine SILSO, Osservatorio Reale del Belgio

Gli ultimi sei cicli magnetici solari sono variati in durata e forza; a giudicare dal numero di macchie solari viste l'ultima (Ciclo 24) non era attiva come le precedenti. Ma ne sta iniziando uno nuovo. Credito: Immagine SILSO, Osservatorio Reale del Belgio, Bruxelles

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Ora, le stelle sono disponibili in molti gusti diversi: massa alta, massa bassa, giovane, vecchia, calda, fredda ... quindi gli astronomi hanno dovuto selezionare l'elenco per lasciare solo stelle il più possibile simili al Sole, per rendere il confronto equo. Per fare questo hanno scelto stelle vicine alla temperatura superficiale del Sole di 5780 K, composizione chimica (gli elementi pesanti influenzano il comportamento di una stella), gravità superficiale (alcune stelle sono giganti e hanno gravità molto più bassa; queste sono inattive magneticamente) e, soprattutto, rotazione.

Perché rotazione? La rotazione di una stella è ciò che alimenta il campo magnetico . Crea quella che viene chiamata una dinamo all'interno della stella, un generatore magnetico autoalimentato. È probabile che una stella che ruota rapidamente abbia un campo magnetico molto più forte, e quindi un ciclo di macchie solari più aggressivo, quindi gli astronomi hanno fatto il possibile per limitare il loro campione alle stelle con periodi di rotazione vicini al Sole di circa 24,5 giorni.

Alla fine si sono ritrovati con i dati di Keplero a lungo termine per 365 stelle di tipo solare. Avevano anche un gruppo di oltre 3.500 stelle che erano molto simili al Sole ma per le quali non era noto alcun periodo di rotazione. Quindi hanno confrontato i cambiamenti nella luminosità di quelle stelle con quelli del Sole.

Quello che hanno trovato è sorprendente: Il Sole è molto più silenzioso di altre stelle simili! Mentre la variazione mediana della luminosità del Sole è dello 0,07%, le altre stelle avevano una mediana dello 0,36%, cinque volte superiore! È anche il doppio di quello del Sole massimo variazione dello 0,2%.

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Un confronto tra i cambiamenti della luminosità del Sole dovuti alle macchie solari nel tempo (in alto) con quello di una stella molto simile (in basso). In media, il Sole cambia meno delle altre stelle, il che significa che è magneticamente più silenzioso. Credito: MPS / hormesdesign.deIngrandire

Un confronto tra i cambiamenti della luminosità del Sole dovuti alle macchie solari nel tempo (in alto) con quello di una stella molto simile (in basso). In media, il Sole cambia meno delle altre stelle, il che significa che è magneticamente più silenzioso. Credito: MPS / hormesdesign.de

Come mai? Non è chiaro. C'è l'idea che il Sole stia raggiungendo un'età in cui sta attraversando una transizione verso un ciclo magnetico più silenzioso mentre la sua rotazione rallenta nel corso degli eoni. Le altre stelle come il Sole potrebbero non essere ancora così vecchie, quindi sono ancora attive.

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È interessante notare che, quando osservavano il gruppo di stelle per cui non era stata misurata alcuna rotazione, tendevano anche a essere più silenziose, come il Sole. Ancora una volta, non è chiaro il motivo. Ricorda, queste sono tutte stelle molto simili al Sole, ma semplicemente non sappiamo quanto velocemente ruotano. Se il Sole fosse una stella a poche decine di anni luce di distanza, avremmo difficoltà a misurare la sua velocità di rotazione, e sarebbe in questo campione di stelle. In tal caso queste stelle possono rappresentare il tipo di attività che il Sole è ancora capace di .

È intrigante. È del tutto possibile che il Sole sia molto attivo su scale temporali più lunghe di 9.000 anni, il che è molto indietro rispetto a quanto possiamo misurare in modo affidabile. Forse nel corso di decine o centinaia di migliaia di anni l'attività del Sole aumenta un po', ma non ne abbiamo registrazioni.

Un'enorme prominenza sul Sole è eruttata nel 2012, catturata qui dal Solar Dynamics Observatory. Credito: NASA/GSFC/SDOIngrandire

Un'enorme prominenza sul Sole è eruttata nel 2012, catturata qui dal Solar Dynamics Observatory. Credito: NASA/GSFC/SDO

Questo è... preoccupante. Anche se la tempistica è lunga e probabilmente non è qualcosa di cui dobbiamo preoccuparci per un po' di tempo, non è ancora confortante pensare che il Sole possa essere più attivo. Il ciclo magnetico è responsabile non solo delle macchie solari, ma anche delle tempeste solari, delle eruzioni catastrofiche dei brillamenti solari e delle espulsioni di massa coronale. Questi hanno un grande effetto sui satelliti, sugli esseri umani nello spazio e persino sulla nostra rete elettrica a terra. È molto nel nostro interesse comprendere meglio questi cicli!

Questo lavoro è un ottimo primo passo per comprendere il comportamento a lungo termine del Sole. In futuro, sono previsti altri osservatori spaziali per osservare le stelle come fece Kepler, quindi anche la ricerca può essere estesa. È interessante per me che le osservazioni fatte da Keplero possano essere utilizzate anche per altri tipi di scienza rispetto a quanto originariamente previsto. Gran parte dell'astronomia dipende solo dal guardare in alto e farlo in tutti i modi possibili. Ciò significa che c'è molta sovrapposizione lì. Cos'altro impareremo mentre scandagliamo le profondità dei dati che raccogliamo?



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