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Prevedere, con un elevato livello di successo, i brillamenti solari tramite l'osservazione del sole ad alte frequenze radio con i radiotelescopi dell'Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf). Lo studio, pubblicato sulla rivista Scientific Reports, mostra che particolari anomalie spettrali osservate nelle regioni attive del Sole costituiscono un precursore affidabile di brillamenti solari. Le potenziali implicazioni pratiche sono volte a raffinare la climatologia spaziale e a mitigare le minacce alle tecnologie.
I brillamenti solari sono esplosioni di energia paragonabili a quelle di milioni, fino a miliardi, di bombe nucleari, rilasciate in pochi secondi dalle regioni attive del sole. Se diretta verso la terra, l'energia sprigionata la raggiunge in circa 8 minuti sotto forma di onde elettromagnetiche di diverse frequenze, dalle onde radio ai raggi X, causando disturbi alle comunicazioni radio e al segnale di dispositivi come i satelliti Gps. Fino ad oggi, la previsione dei brillamenti solari si è basata principalmente su complessi algoritmi di intelligenza artificiale e su dati provenienti da missioni spaziali.
Un lungo e complesso ciclo di osservazioni solari effettuate in Italia dimostra oggi, per la prima volta, che alcune anomalie nelle onde radio possono prevedere i brillamenti con un discreto anticipo. Lo studio, coordinato dall'astrofisica dell'Inaf di Cagliari Sara Mulas, ha prodotto e analizzato, dal 2018 al 2023, 450 mappe solari effettuate in banda K (ovvero a frequenze radio tra i 18 e i 26 GHz). Queste osservazioni hanno fornito dati di alta qualità sulla cromosfera, lo strato dell'atmosfera del Sole posto immediatamente sopra la sua superficie visibile.
Lo studio si inserisce nel progetto SunDish, istituito e coordinato dal ricercatore Inaf Alberto Pellizzoni con l'obiettivo di osservare il Sole alle alte frequenze radio (attualmente 18-26 GHz, con l'obiettivo di estendere le osservazioni fino a 100 GHz), con due grandi radiotelescopi dell'Inaf: il Grueff Radio Telescope della stazione radioastronomica di Medicina (Bologna) e il Sardinia Radio Telescope situato a San Basilio (Cagliari), appositamente adattati per questo tipo di osservazioni potenzialmente impattanti sulla strumentazione. In particolare, la parabola Grueff ha osservato il sole con cadenza settimanale, consentendo un adeguato monitoraggio dell'attività solare necessario a ottenere modelli fisici predittivi.
“Fino all’avvio di SunDish . spiega Simona Righini, tecnologa dell’Inaf e coautrice dello studio - puntare l'antenna anche solo a poca distanza dal sole era proibito: si temeva che la radiazione e la concentrazione del calore danneggiassero i ricevitori. Insieme agli ingegneri, abbiamo effettuato test e dimostrato che, grazie all'impiego di opportuni attenuatori, il segnale del sole si poteva maneggiare senza problemi. Inoltre non si verificavano surriscaldamenti. Nel tempo abbiamo sviluppato e affinato le tecniche di osservazione solare con queste grandi antenne, in precedenza impensabili, e stiamo lavorando a innovazioni che riguardano anche l'antenna Inaf di Noto, in Sicilia”. Lo spettro radio del Sole, in condizioni di quiete, appare piuttosto ripido, poiché è dominato dalle emissioni termiche.
Quando la ripidità diminuisce bruscamente, a favore di un andamento più piatto, omogeneo e regolare, si manifesta ciò che in gergo si chiama “flattening spettrale” ed è dovuto all'emersione di intensi campi magnetici nella cromosfera solare. Fino ad oggi, questo fenomeno era stato associato a un generico cambiamento di stato delle regioni attive, ma lo studio condotto da Mulas ha dimostrato che, in realtà, il flattening è il precursore di brillamenti successivi. Si è infatti visto che gli appiattimenti dello spettro si sono verificati fino a 30 ore prima dell'effettiva comparsa dei brillamenti, in ben l’89% dei casi, mentre solo l’11% degli eventi intensi non è preceduto da variazioni spettrali.
“Questo approccio semplice e fisico - evidenzia Pellizzoni - rappresenta un’importante integrazione rispetto ai complessi sistemi di previsione basati su modelli statistici o di machine learning”. “I brillamenti solari - sottolinea Mulas - possono innescare o, comunque, precedere, in una percentuale media del 50/60% dei casi, che cresce con l’intensità del brillamento stesso, ulteriori fenomeni noti come espulsioni di massa coronale (Cme). Si tratta di vere e proprie esplosioni di plasma solare che si propagano attraverso lo spazio interplanetario e possono talvolta raggiungere la Terra, ma, contrariamente ai brillamenti, dopo molte ore o giorni dalla loro espulsione, causando tempeste geomagnetiche, ancora più pericolose per le nostre reti tecnologiche. Le aurore polari rappresentano una manifestazione visibile di questo processo".
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