Gli scienziati scoprono uno strano legame tra il Sole e l’alimentazione dei buchi neri

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Un recente studio ha rivelato che i segreti del campo magnetico del Sole, che per quattro secoli sono rimasti avvolti nel mistero, potrebbero trovarsi vicino alla sua superficie. Il campo magnetico del Sole è responsabile della generazione di macchie solari, eruzioni solari e persino di espulsioni di materia chiamate espulsioni di massa coronale (CME). Nonostante gli astronomi abbiano iniziato a studiare i campi magnetici del Sole secoli fa, il punto esatto da cui hanno origine è rimasto sconosciuto. Tuttavia, un team internazionale di ricercatori potrebbe essere vicino a risolvere questo enigma che ha confuso anche Galileo Galilei.

La scoperta suggerisce che le macchie solari e le eruzioni sono probabilmente il prodotto di un campo magnetico superficiale piuttosto che di un campo che origina in profondità nel Sole, come si era ipotizzato in precedenza. I risultati del team potrebbero aiutare gli scienziati a prevedere meglio le eruzioni solari e le tempeste geomagnetiche che rappresentano un rischio per i satelliti, i sistemi di comunicazione e le infrastrutture energetiche della Terra, offrendo anche un collegamento insolito tra gli strati esterni del Sole e i buchi neri.

Utilizzando un supercomputer della NASA, il team ha effettuato una serie di complessi calcoli che hanno mostrato che il campo magnetico del Sole si genera a circa 64.000 chilometri sotto la sua superficie, nella fotosfera. Sebbene possa sembrare molto profondo, il Sole ha un raggio di circa 697.000 chilometri, il che significa che i campi magnetici sono generati nel 10% più esterno del plasma surriscaldato del Sole, come dichiarato Keaton Burns, ricercatore presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT):

Le caratteristiche che vediamo guardando il Sole, come la corona visibile durante le eclissi solari, le macchie solari e le eruzioni solari, sono tutte associate al campo magnetico del Sole. Abbiamo dimostrato che perturbazioni isolate vicino alla superficie del Sole, lontano dagli strati più profondi, possono crescere nel tempo fino a produrre le strutture magnetiche che osserviamo.

Il Sole genera il suo campo magnetico tramite un processo fisico chiamato dinamo solare. I modelli precedenti suggerivano che la dinamo fosse avviata in una regione turbolenta del Sole chiamata zona convettiva. Qui, il plasma caldo si alza dal nucleo del Sole, dove viene generata la maggior parte della sua energia, portando calore ed energia alla superficie del Sole, la fotosfera. Dopo aver depositato l’energia, il plasma si raffredda e ricade attraverso la zona convettiva.

Burns e il suo team hanno adottato un approccio diverso, concentrandosi sulla stabilità del plasma alla superficie del Sole. Volevano determinare se i cambiamenti in questa regione superficiale fossero sufficienti per avviare la dinamo solare. Utilizzando un processo chiamato “elio-seismologia”, che misura le onde sonore intrappolate mentre attraversano il Sole, hanno potuto determinare la struttura e il flusso del plasma appena sotto la superficie solare.

Un legame inaspettato con i buchi neri

Analizzando il flusso di plasma alla superficie del Sole, Burns e colleghi hanno trovato una sorprendente somiglianza con gli ambienti immediati dei buchi neri. Quando le stelle si avvicinano troppo ai buchi neri, possono essere distrutte dalle enormi forze gravitazionali che le comprimono e le allungano, in un evento chiamato tidal disruption event (TDE).

Inoltre, in situazioni in cui una stella orbita un buco nero in un sistema binario e si trova troppo vicina, o i suoi strati esterni si sono espansi, l’influenza gravitazionale del buco nero può strappare via il materiale stellare. Il team ritiene che un fenomeno simile accada nel campo magnetico del Sole, dove l’instabilità magnetorotazionale nei suoi strati più esterni è il primo passo nella generazione del campo magnetico solare, come spiegato da Burns:

I risultati potrebbero essere controversi. La maggior parte della comunità scientifica si è concentrata sulla ricerca dell’azione della dinamo in profondità nel Sole. Ora stiamo dimostrando che esiste un meccanismo diverso che sembra essere una corrispondenza migliore con le osservazioni.

La ricerca del team, pubblicata mercoledì sulla rivista Nature, proseguirà le sue indagini studiando i modelli del campo magnetico superficiale e cercando di creare singole macchie solari nelle loro simulazioni, per determinare come si collegano al ciclo solare di 11 anni, come dichiarato da Geoffrey Vasil, ricercatore presso l’Università di Edimburgo:

Sappiamo che la dinamo funziona come un gigantesco orologio con molte parti complesse e interagenti. Ma non conosciamo molti dei pezzi o come si incastrano. Questa nuova idea su come inizia la dinamo solare è essenziale per comprenderla e prevederla.