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Da dove provengono le particelle ad alta energia che mettono in pericolo satelliti, astronauti e aeroplani?

Una nuova ricerca mostra come e quando le particelle solari vengono accelerate

Una nuova ricerca mostra come e quando si formano le particelle energetiche solari.
Credito: NSF/NSO/DKIST

Per decenni, gli scienziati hanno cercato di risolvere un fastidioso problema relativo al tempo nello spazio. In momenti imprevedibili, particelle solari ad alta energia bombardano la Terra e gli oggetti al di fuori dell’atmosfera terrestre con radiazioni che possono mettere in pericolo la vita degli astronauti e distruggere le apparecchiature elettroniche dei satelliti.

Queste riacutizzazioni possono innescare piogge di radiazioni abbastanza forti da raggiungere i passeggeri degli aeroplani che sorvolano il Polo Nord. Nonostante i migliori sforzi degli scienziati, è rimasto difficile identificare un modello chiaro di come e quando si verificheranno queste riacutizzazioni.

Ora, nella  ricerca supportata dalla National Science Foundation degli Stati Uniti riportata in The Astrophysical Journal Letters , gli autori Luca Comisso e Lorenzo Sironi della Columbia University documentano quando e come le particelle ad alta energia nascono in ambienti turbolenti come quello del sole. I risultati aprono la strada a previsioni più accurate su quando si verificheranno esplosioni pericolose di queste particelle.

“Questa ricerca ci consentirà di prevedere meglio l’origine delle particelle energetiche solari e migliorare i modelli di previsione degli eventi meteorologici spaziali”, ha affermato Comisso.

Comisso e Sironi hanno dimostrato che i campi magnetici nell’atmosfera esterna del sole possono accelerare ioni ed elettroni fino a velocità prossime a quella della luce. L’atmosfera esterna del sole e di altre stelle è costituita da particelle caricate elettricamente in uno stato di plasma, uno stato turbolento distinto dallo stato liquido, gassoso e solido.

Gli scienziati credono da tempo che il plasma solare generi particelle ad alta energia. Ma le particelle nel plasma si muovono in modo così irregolare e imprevedibile che fino ad ora non sono state in grado di dimostrare come e quando ciò avvenga.

Comisso e Sironi hanno creato simulazioni al computer che mostrano i movimenti esatti di elettroni e ioni nel plasma solare. Le simulazioni imitano le condizioni atmosferiche del sole e forniscono i dati più estesi finora raccolti su come e quando le particelle vengono accelerate a energie molto elevate.

“L’accelerazione cosmica delle particelle ad alta energia è un mistero che lascia perplessi gli scienziati da più di un secolo”, ha affermato Vyacheslav Lukin, direttore del programma NSF per la fisica del plasma.   Sebbene la ricerca si concentri sul sole, ulteriori simulazioni potrebbero essere eseguite in altri contesti, hanno affermato gli scienziati, per capire come e quando stelle lontane, buchi neri e altre entità nell’universo generano esplosioni di energia. 

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