Fisici NJIT Svelano il Meccanismo Dietro i Lampo di Raggi Gamma nelle Potenti Eruzioni Solari

Gli astrofisici del Centro di Ricerca Sole-Terra (NJIT-CSTR) presso il New Jersey Institute of Technology hanno conseguito un risultato fondamentale per la comprensione dei fenomeni più violenti che avvengono sul Sole. Hanno stabilito con certezza la sorgente della radiazione gamma di intensità eccezionale che si manifesta durante le eruzioni solari più vigorose. Questa scoperta, recentemente illustrata sulle pagine della prestigiosa rivista scientifica Nature Astronomy, mette finalmente un punto fermo su un annoso quesito riguardante i segnali anomali di radiazione osservati durante tali eventi cosmici.

Il fulcro dell'indagine si è concentrato sull'analisi di un'eruzione di classe X8.2 che ha avuto luogo il 10 settembre 2017. Attraverso un'attenta disamina dei dati, gli scienziati sono riusciti a isolare, all'interno della corona solare, specificamente in quella che viene definita Regione di Interesse 3 (ROI 3), un agglomerato contenente trilioni di particelle. Queste particelle possiedono energie che toccano diversi milioni di elettronvolt (MeV), muovendosi a velocità prossime a quella della luce. L'energia di queste particelle è centinaia, se non migliaia, di volte superiore a quella delle particelle tipicamente rilasciate durante le eruzioni solari ordinarie.

Il meccanismo chiave identificato dai ricercatori per la produzione dei raggi gamma è il cosiddetto bremsstrahlung, o radiazione di frenamento. Questo fenomeno si verifica quando gli elettroni ad altissima energia collidono con la materia presente nell'atmosfera solare, decelerando bruscamente e rilasciando energia sotto forma di fotoni gamma.

A questa impresa scientifica hanno contribuito figure di spicco, tra cui il professore di fisica e autore principale Gregory Fleishman, insieme al Direttore dell'EOVSA, Bin Chen, che ha agito come coautore. Per ottenere una risoluzione così elevata, è stata necessaria una sinergia di dati provenienti da strumenti diversi. Il telescopio spaziale per raggi gamma della NASA, Fermi, ha fornito la cronologia precisa delle emissioni gamma, mentre l'interferometro radio terrestre dell'NJIT, l'Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA), ha offerto immagini a microonde sensibili proprio alla presenza di elettroni accelerati.

Questa nuova evidenza convalida in modo robusto le teorie che postulano la capacità del Sole di accelerare le particelle cariche fino a livelli energetici estremi, sfruttando l'enorme rilascio di energia magnetica accumulata. Secondo le affermazioni di Gregory Fleishman, questo traguardo scientifico è destinato a migliorare significativamente i modelli attuali utilizzati per descrivere l'attività solare, portando di conseguenza a previsioni più accurate del meteo spaziale. L'importanza di tale affinamento è stata resa evidente da eventi recenti, come la potente tempesta geomagnetica del maggio 2024, collegata all'area attiva NOAA 13664.

Il prossimo passo cruciale per il team di ricerca è quello di discernere con chiarezza, all'interno di queste popolazioni di particelle estreme, quali siano elettroni e quali positroni. Per raggiungere questo obiettivo ambizioso, è in programma l'aggiornamento dell'EOVSA alla configurazione EOVSA-15, il cui completamento è previsto per il 2026. Questa nuova capacità permetterà di misurare la polarizzazione della radiazione a microonde, fornendo così una risposta definitiva sulla natura di queste particelle ad alta energia. Sebbene il limite di osservazione continua sia imposto dalla rotazione solare di 28 giorni, tale limitazione è stata parzialmente mitigata nel 2024 grazie ai dati raccolti dalla sonda dell'ESA Solar Orbiter durante il monitoraggio dell'area NOAA 13664.