Riflettori puntati sugli eventi di particelle energetiche solari
Quando i veicoli spaziali lasciano il campo magnetico protettivo della Terra, si trovano sempre più esposti alle radiazioni; in tal senso, le particelle energetiche solari, ovvero particelle cariche espulse quasi alla velocità della luce dal Sole durante le eruzioni solari, rappresentano un pericolo particolarmente rilevante. Durante le grandi eruzioni, ad esempio, l’intensità delle particelle nello spazio interplanetario può essere di diversi ordini di grandezza superiore alla radiazione di fondo causata dai raggi cosmici provenienti dall’esterno del sistema solare. «Quando un evento di particelle energetiche solari colpisce un veicolo spaziale, può indurre una serie di impatti negativi», spiega Rami Vainio, coordinatore del progetto SERPENTINE e ricercatore presso l'Università di Turku, in Finlandia. «Gli elevati livelli di radiazioni assorbiti dall’elettronica di bordo possono causare il malfunzionamento dei componenti. Non solo: persino una sola particella carica di energia può determinare questo problema, che a sua volta può provocare la perdita del veicolo spaziale.»
Eventi diffusi di particelle energetiche
Il progetto SERPENTINE, finanziato dall’UE, ha cercato di identificare le principali cause dei cosiddetti eventi diffusi di particelle energetiche. «Questi fenomeni non sono ancora pienamente compresi», osserva Vainio. «Volevamo inoltre comprendere meglio i meccanismi alla base dell’accelerazione delle particelle.» A tal fine, il team del progetto ha analizzato un gran numero di eventi di particelle energetiche solari osservati da diversi veicoli spaziali nel sistema solare interno. I dati sono stati raccolti da varie missioni, quali Solar Orbiter e BepiColombo dell’ESA e Parker Solar Probe e STEREO-A della NASA , oltre che da diversi veicoli spaziali che orbitano in prossimità della Terra. «In tal modo siamo stati in grado di determinare molte delle caratteristiche principali di ciascun evento di particelle energetiche solari», aggiunge Vainio. «Abbiamo quindi analizzato alcuni eventi in modo più dettagliato ricorrendo alla realizzazione di simulazioni numeriche dell’accelerazione delle particelle nello spazio interplanetario.»
Onde d’urto interplanetarie ed espulsioni di massa coronale
Il team del progetto ha rilevato vari dati che hanno permesso di identificare molteplici ragioni alla base degli eventi diffusi di particelle energetiche solari. «Abbiamo scoperto che, solitamente, in questi fenomeni sono coinvolte sorgenti ampie, come le onde d’urto interplanetarie generate dalle espulsioni di massa coronale», spiega Vainio. «Ciononostante, non tutte le osservazioni possono essere spiegate con questa ampia sorgente.» Il progetto è stato inoltre in grado di fornire prove convincenti del fatto che sia gli ioni che gli elettroni vengono accelerati negli urti generati dalle espulsioni di massa coronale, il che per gli elettroni è stato oggetto di un lungo dibattito. «Nell’ambito di SERPENTINE non perseguivamo obiettivi solamente scientifici», osserva Vainio. «Abbiamo anche rilasciato un gran numero di strumenti di analisi dei dati, cataloghi e dataset sviluppati durante il progetto, con l’obiettivo di consentire all’intera comunità di poter sfruttare i risultati ottenuti in tal ambito.»
Strumenti analitici per esaminare le fasi iniziali delle eruzioni solari
Due progetti finanziati dall’UE, ovvero SOLER e SPEARHEAD, sono stati avviati per sviluppare ulteriormente i risultati ricavati da SERPENTINE. «SOLER svilupperà ulteriormente gli strumenti di analisi per esaminare le fasi iniziali delle eruzioni solari», afferma Vainio. «Si tratta del momento in cui crediamo che si verifichi l’accelerazione delle particelle alle massime energie. SPEARHEAD si concentrerà sulle modalità con cui le particelle energetiche solari vengono modulate dalle eruzioni solari, con la speranza che questi progetti di follow-up forniscano approfondimenti su questioni quali i processi di accelerazione delle particelle in prossimità del Sole.» Entro la fine dell’attuale ciclo di attività solare, Vainio prevede che verrà acquisita una solida comprensione del modo in cui si originano gli eventi si particelle energetiche solari, nonché di come si diffondono nel sistema solare. «In definitiva, per rendere più sicure le operazioni spaziali mitigando gli effetti delle tempeste di radiazioni solari è necessario conoscere meglio le particelle energetiche solari», aggiunge il coordinatore, che conclude: «Ciò consentirà di sviluppare modelli sufficientemente validi per prevederne l’evoluzione, il che costituisce l’obiettivo a lungo termine nella nostra ricerca di comprendere gli eventi di tali particelle.»
Parole chiave
SERPENTINE, solare, spazio, radiazione, veicolo spaziale, Sole, interplanetario, cosmico
