Il Sole come una stella ai raggi X
Per quanto possa sembrare ovvio, è importante ricordare che in tutto l’Universo esiste una sola stella abbastanza vicina da permetterci di risolvere in dettaglio i fenomeni che avvengono nella fotosfera, nella cromosfera e nella corona: il Sole.
La nostra stella rappresenta quindi un laboratorio di fisica stellare senza eguali, da cui possiamo ricavare informazioni preziose grazie alle quali possiamo interpretare le osservazioni di tutte le altre stelle.
Questo vale in particolar modo per lo studio dell’attività magnetica stellare, ossia quell’insieme di fenomeni innescati e alimentati dall’interazione tra il plasma e il campo magnetico. È proprio questa interazione a dare vita a macchie fotosferiche, regioni attive e brillamenti, ed è sempre lei la principale responsabile del riscaldamento del plasma coronale fino a milioni di gradi.
Solo sul Sole infatti riusciamo a osservare questi processi con una risoluzione spaziale elevata, mentre nelle altre stelle cogliamo quasi esclusivamente segnali integrati sull’intero disco.
Questo ha motivato il progetto “The Sun as an X-ray star”, che punta proprio a estendere le conoscenze acquisite sull’attività coronale solare per comprendere l’emissione di radiazione ad alta energia (raggi X) osservata nelle altre stelle.
L’approccio metodologico alla base del progetto è stato sviluppato da un team di ricercatori dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo in collaborazione con il Dipartimento di Fisica e Chimica dell’Università di Palermo nei primi anni 2000, attraverso una serie di lavori scientifici che hanno dimostrato come il Sole possa essere utilizzato come riferimento per interpretare le osservazioni ai raggi X delle altre stelle, mettendo in relazione i processi fisici che regolano l’attività coronale solare con quelli che caratterizzano le atmosfere stellari.
Un team di ricercatori guidato dall’astrofisica W. M. Joseph (Eberhard Karls Universität Tübingen) ha sviluppato una metodologia per ricostruire la struttura della corona delle stelle a partire dalle strutture coronali osservate sul Sole. Gli autori di questo studio hanno verificato l’efficacia del metodo considerando il Sole come se fosse una stella lontana, della quale non è quindi possibile risolvere spazialmente le singole strutture coronali. La corona ricostruita attraverso il metodo è stata successivamente confrontata con quella effettivamente osservata sul Sole. Il test è stato condotto in due diverse condizioni di attività solare, sia durante una fase di quiete sia in un periodo di intensa attività, dimostrando che il metodo è in grado di ricostruire correttamente gran parte della struttura coronale in entrambi i casi.
Il metodo ricostruisce la corona stellare considerando le quattro componenti della corona:
- La componente quiescente, caratterizzata da plasma a 1–2 milioni di gradi;
- Le regioni attive, in cui il campo magnetico riscalda il plasma a temperature più elevate;
- I nuclei delle regioni attive, dove l’attività magnetica è ancora più concentrata;
- I brillamenti, nei quali il rilascio impulsivo di energia magnetica porta il plasma a superare i 10 milioni di gradi.
Dall’analisi emerge che la corona quiescente presenta una copertura di regioni attive pari al 21%, mentre nella corona attiva coesistono regioni attive (14%), nuclei densi (3%) e brillamenti (0,07%). Lo schema schema proposto dal modello può ora essere applicato all’emissione nei raggi X di altre stelle per ricostruire la frazione di copertura (filling factor) delle quattro componenti nelle loro corone.
I risultati sono descritti nello studio “The Sun as an X-ray star – V. A new method to retrieve coronal filling factors“, pubblicato su Astronomy & Astrophysics, al quale ha collaborato anche l’astrofisico S. Orlando di INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.
📷 In copertina: una ripresa nell’estremo ultravioletto della corona solare, in cui risaltano chiaramente diverse regioni attive