Una relazione tra intensità del campo magnetico e temperatura del plasma per le regioni attive descritta nell’articolo: “On the Connection of Coronal Loop Plasma with the Ambient Magnetic Field” di F. Reale (UNIPA/INAF-OAPA)
Un nuovo modello idrodinamico fornisca una relazione tra intensità del campo magnetico e temperatura del plasma negli archi coronali
L’atmosfera più esterna del Sole, la corona, rappresenta un laboratorio unico per lo studio della fisica del plasma e della sua interazione su larga scala con campi magnetici intensi. Dal punto di vista della temperatura, la corona può essere suddivisa in una corona quiescente, caratterizzata da plasma con temperature di circa un milione di gradi, e in regioni attive, dove il plasma può raggiungere temperature superiori a 3 milioni di gradi. A queste temperature, il plasma emette principalmente radiazione ultravioletta estrema (EUV) e raggi X.
Fin dai primi studi della corona solare basati su osservazioni ai raggi X negli anni ’70, che hanno seguito gli studi seminali del prof. Giuseppe Vaiana, è apparso chiaro che il principale responsabile del riscaldamento del plasma coronale è il campo magnetico solare. Nella corona, infatti, il campo magnetico domina la dinamica del plasma, vincolandolo spesso in lunghe arcate magnetiche (archi coronali). In queste strutture, il riscaldamento avviene attraverso fenomeni molto localizzati e rapidi, noti come nano-brillamenti, della durata di pochi minuti e capaci di rilasciare fino a 10²⁴ erg.
I nano-brillamenti sono innescati dall’evoluzione della topologia del campo magnetico negli archi coronali: le arcate sono infatti ancorate alla fotosfera, dove, a differenza della corona, la dinamica è dominata dal plasma. Quest’ultimo si muove continuamente, trascinando con sé il campo magnetico. Di conseguenza, le arcate magnetiche vengono progressivamente contorte, accumulando energia che viene poi rilasciata localmente.
Ma qual è la relazione tra l’intensità del campo magnetico e la temperatura del plasma nelle regioni attive? Per indagare questo legame, il team di ricercatori guidato dal prof. F. Reale (Università degli Studi di Palermo e INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo) ha descritto il plasma confinato nelle arcate magnetiche tramite un modello idrodinamico, esplorando valori dell’intensità del campo magnetico compresi tra 10 e 80 G (Gauss; in media, il campo magnetico nella corona solare quiescente ha un’intensità di 1-2 G). Nel modello si considera l’evoluzione della topologia delle arcate magnetiche, i cui piedi sono ancorati alla fotosfera, ed il conseguente riscaldamento del plasma tramite una distribuzione casuale di nano-brillamenti.
Dal modello sviluppato dai ricercatori emerge che la temperatura raggiunta dal plasma dipende effettivamente dall’intensità del campo magnetico elevata a una potenza pari a 4/7, ossia, in termini matematici, T ∝ B⁴⁄⁷. Questa relazione estende studi precedenti, dai quali era stata derivata una relazione tra calore rilasciato e temperatura del plasma all’interno di archi magnetici stazionari, nota come legge di Rosner-Tucker-Vaiana.
Lo studio è descritto nell’articolo: “On the Connection of Coronal Loop Plasma with the Ambient Magnetic Field“, recentemente pubblicato su The Astrophysical Journal Letters
La figura di copertina (cliccare qui per visualizzarla interamente) mostra una ripresa di un nano-brillamento lungo un arco coronale ottenuta dalla sonda IRIS della NASA
