Macchie e tempeste solari sono l’indizio più evidente, e spettacolare, della frenetica attività che va in scena ogni giorno sulla superficie incandescente della nostra stella. Influenzano il nostro pianeta, provocando tempeste geomagnetiche e aurore, così come il meteo spaziale di tutto il sistema solare. E sono un fenomeno ancora relativamente misterioso. Sappiamo ad esempio che l’attività solare è legata al campo magnetico del Sole, ma non è certo dove, e come, questo sia generato. Un nuovo studio pubblicato su Nature aiuta a fare chiarezza, rivelando che il campo magnetico solare nasce probabilmente negli strati più esterni della stella, molto più in superficie di quanto si ritenesse fino ad oggi.
Lo studio è stato realizzato da un gruppo di fisici di diverse università internazionali. Ed è basato sullo sviluppo di un modello che simula la comparsa del campo magnetico del Sole basandosi sulle perturbazioni del plasma che compone lo strato più esterno della stella, la cosiddetta zona convettiva. È quasi certo, infatti, che a generare il campo magnetico siano le interazioni tra le enormi correnti di particelle ionizzate (il plasma) che circolano in questo strato turbolento del Sole, che compone circa un terzo della sua intera massa, in modo analogo a quanto avviene in una dinamo.
“La base per innescare una dinamo è che serve una regione dove è presenta una grande quantità di plasma che si muove a contatto con altro plasma, in modo che questo movimento di taglio converta l’energia cinetica in energia magnetica”, spiega Keaton Burns, matematico dell’Mit che ha partecipato alla ricerca. “E fino ad oggi si pensava che il campo magnetico solare fosse creato dai movimenti che avvengono nella parte più bassa della zona di convezione”.
Per studiare questo genere di fenomeni l’unica possibilità è simularli con un supercomputer (non potendoci avvicinare al Sole vero e proprio). E trattandosi di un sistema immenso ed estremamente complesso, anche utilizzando milioni di ore di calcolo sui supercomputer più all’avanguardia, fino ad oggi nessuno era riuscito anche solo ad avvicinarsi ad una simulazione credibile. Per questo motivo, gli autori del nuovo studio hanno pensato di provare a simulare una porzione molto minore del Sole: quella più esterna.
La simulazione è stata effettuata utilizzando un programma sviluppato dallo stesso Burns, chiamato progetto Dedalus, dedicato proprio alle simulazioni di fluidodinamica. E gli algoritmi utilizzati da Burns e colleghi hanno identificato dei pattern di attività del plasma negli strati più esterni della zona convettiva che possono effettivamente dare origine ad un’attività solare realistica. Non è tutto: i risultati ottenuti hanno permesso di simulare anche la comparsa delle macchie solari e dei minimi e dei massimi solari (quel ciclo di attività che cresce e diminuisce ogni 11 anni).
Secondo Burns, la scoperta lascerebbe immaginare che il campo magnetico del Sole non sia generato da una dinamo, ma piuttosto da un meccanismo noto come “instabilità magnetorotazionale”, presente nei dischi di accrescimento che circondano i buchi neri. È presto per dire se il matematico abbia ragione. Ma se la nuova simulazione supererà lo scrutinio della comunità scientifica, la scoperta potrebbe permettere in futuro di prevedere con molta più precisione l’arrivo delle tempeste solari, e quindi di proteggere più efficacemente i satelliti e le altre infrastrutture tecnologiche che risentono dei loro effetti.