Per quale motivo il Sole spara strani raggi gamma
I raggi cosmici, che vengono generati in tutto l’universo da eventi astrofisici violenti quali esplosioni di una supernova o quasar e interagiscono con l’atmosfera solare, producono una cascata di protoni, elettroni, neutroni, muoni e radiazioni elettromagnetiche. Questa schiera di «messaggeri» secondari e la radiazione inondano l’atmosfera solare di raggi gamma. Tale radiazione ad alta energia è di sicuro interamente diversa dai raggi gamma creati mediante processi di fusione all’interno del nucleo solare, che non raggiungono mai gli strati esterni prima di essere trasformati in una radiazione a minore energia. «Un decennio dedicato a osservazioni dettagliate del Sole tramite il telescopio spaziale per raggi gamma Fermi della NASA ha dimostrato che i campi magnetici solari dovrebbero incidere fortemente sulla modalità di interazione dei raggi cosmici con l’atmosfera solare. I meccanismi dettagliati di come avviene la produzione dei flussi elevati di fasci di raggi gamma sul fronte dell’alta energia rimangono un mistero», osserva Kenny Chun Yu Ng, coordinatore del progetto SolarIC, finanziato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie.
Decifrare il ruolo dei campi magnetici
«La comprensione dei meccanismi di produzione dei raggi gamma potrebbe offrire un nuovo modo di studiare i campi magnetici sul Sole», aggiunge Ng. Le eruzioni potenti in prossimità della superficie solare, note come espulsioni di massa coronale guidate da pieghe nel campo magnetico, spiegano in gran parte i fenomeni meteorologici spaziali sulla Terra, che vanno dalle splendide luci aurorali ai danni apportati ai satelliti. I raggi gamma solari possono di sicuro fungere da strumento di monitoraggio della meteorologia spaziale. Nell’ambito del progetto SolarIC, i ricercatori hanno simulato la propagazione dei raggi cosmici vicino all’atmosfera solare, tenendo conto dei campi magnetici all’esterno dell’atmosfera. «Per la prima volta nell’astronomia solare, abbiamo dimostrato che i campi magnetici al di sopra della superficie solare comportavano la produzione dei raggi gamma a minore energia (con un’energia rilevata di circa un miliardo di volte superiore a quella della luce visibile). È interessante notare che i campi magnetici deviavano le traiettorie dei raggi cosmici, dando origine a condizioni favorevoli per la produzione di raggi gamma osservabili», spiega Ng. Sebbene i risultati delle simulazioni forniscano indizi rilevanti su alcuni dei raggi gamma solari osservati, non sono ancora riusciti a risolvere l’intero enigma dei raggi gamma solari. «Con grande sorpresa degli scienziati, il telescopio Fermi ha registrato raggi gamma un trilione di volte più energetici della luce visibile durante il minimo solare, ovvero il momento più calmo del ciclo solare», osserva Ng. «Sulla base di ciò che abbiamo appreso da questa attività, è necessario un nuovo tipo di campo magnetico solare, molto più forte rispetto a quello utilizzato. Al momento, stiamo attivamente approfondendo come incorporarlo nelle nostre simulazioni.» Se da un lato SolarIC ha demistificato il modo in cui i campi magnetici trainano la produzione dei raggi gamma, dall’altro ha inoltre evidenziato la necessità di nuove idee e studi quantitativi per chiarire l’intensa radiazione apparsa nel corso dell’ultimo minimo solare. «Nonostante la sua vicinanza e l’importante ruolo per la vita sulla Terra, il Sole si conferma tuttora un mistero scottante. I campi magnetici solari sono talmente complessi che rendono molto impegnative la previsione della propagazione dei raggi cosmici nell’atmosfera e, di conseguenza, la produzione di raggi gamma», sottolinea Ng. «Tutto ciò suscita ancora più interesse poiché la prova relativa ai raggi gamma potrebbe indicare la distruzione della materia oscura, trasformando il Sole in una possibile fonte degli stati esotici della materia.»
Parole chiave
SolarIC, Sole, campo magnetico, raggi gamma, raggi cosmici, minimo solare, materia esotica, materia oscura