Una ricerca innovativa, guidata dal Dr. Michael Starkey del Southwest Research Institute (SwRI), ha fornito prove osservative dirette della presenza di ioni 'pickup' (PUIs) e della relativa attività ondulatoria nel vento solare in prossimità della Terra. Queste scoperte sono state rese possibili dalla Missione Magnetospheric Multiscale (MMS) della NASA, lanciata nel 2015, che impiega quattro veicoli spaziali per studiare la magnetosfera terrestre.
Gli ioni 'pickup' si formano quando particelle neutre che attraversano l'eliosfera vengono ionizzate all'interno del flusso del vento solare. Una volta acquisita una carica elettrica, questi ioni vengono trascinati dal flusso solare e iniziano a orbitare attorno al campo magnetico locale, creando una popolazione di plasma con caratteristiche distinte rispetto alle particelle ordinarie del vento solare. Le osservazioni condotte dalla missione MMS hanno rivelato che i PUIs presentano una distribuzione di velocità tipica, senza la presenza di altre significative popolazioni di ioni energetici o elettroni.
L'analisi dell'attività ondulatoria è stata effettuata combinando i dati magnetici raccolti dalla missione con modelli teorici che descrivono come queste onde dovrebbero svilupparsi in presenza di PUIs. "I risultati di questo studio indicano che i PUIs possono effettivamente generare onde nel vento solare vicino alla Terra e sottolineano la necessità di ricerche statistiche più ampie su questi processi", ha affermato il Dr. Starkey. "È possibile che i PUIs svolgano un ruolo più significativo nel riscaldamento e nella termalizzazione del vento solare vicino alla Terra di quanto si pensasse in precedenza, il che avrebbe implicazioni significative per i modelli della dinamica del vento solare in tutta l'eliosfera".
Separando i componenti ionici (ioni solari e PUIs), i ricercatori sono stati in grado di identificare le popolazioni responsabili delle onde osservate. La conclusione è che esse siano state generate molto probabilmente da PUIs di elio e/o idrogeno, sebbene le limitazioni dello strumento abbiano impedito una determinazione esatta delle specie ioniche coinvolte. A distanze maggiori dal Sole, la densità relativa dei PUIs nel vento solare aumenta, amplificando il loro ruolo nei processi di riscaldamento e termalizzazione attraverso interazioni onda-particella.
Ai confini del Sistema Solare, i PUIs contribuiscono in modo significativo alla pressione dinamica totale del vento solare, influenzando i fenomeni allo shock di terminazione e nella 'elioguaina'. "Vicino alla Terra, l'intensità dei PUIs è relativamente bassa e il loro contributo alle interazioni onda-particella nel vento solare è tipicamente considerato trascurabile. Se questa supposizione non fosse corretta, le attuali teorie e i modelli riguardanti l'evoluzione del vento solare nell'eliosfera dovrebbero essere rivisti", ha aggiunto il Dr. Starkey.
La ricerca, pubblicata sul Journal of Geophysical Research: Space Physics, evidenzia l'importanza continua dello studio del vento solare e delle sue interazioni con la magnetosfera terrestre per comprendere meglio i processi che influenzano il meteo spaziale e per proteggere le nostre infrastrutture sensibili ai loro effetti. Un aspetto interessante emerso dalla ricerca è la possibilità che i PUIs, precedentemente considerati attori minori, possano avere un impatto più profondo sulla dinamica del vento solare di quanto si credesse, suggerendo una revisione dei modelli attuali.