Studio di un ricercatore UniCal sul campo magnetico solare

UNICAL – Studio svolto da Giuseppe Nisticò in collaborazione con docenti del Dipartimento di Fisica. Giuseppe Nisticò ha conseguito il dottorato di ricerca in fisica presso l’Unical nel 2011. Un suo recente studio sulla possibile asimmetria tra il polo Nord e il polo Sud del campo magnetico solare, fatto in collaborazione col prof. Gaetano Zimbardo del Dipartimento di Fisica, ha suscitato l’interesse della comunità scientifica e dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), che ha pubblicato la notizia sul portale Media INAF.

Articolo uscito su Media INAF:

Il campo magnetico solare è asimmetrico?
Un’indagine sul moto dei getti di plasma nella corona solare guidato dall’italiano Giuseppe Nisticò, ricercatore presso il Center for Fusion, Space and Astrophysics di Warwick, nel Regno Unito, indica che il campo magnetico del Sole è più intenso nell’emisfero meridionale rispetto a quello settentrionale. I risultati sono stati ottenuti grazie alle osservazioni delle sonde STEREO.

Complesso, turbolento, periodico. Sono tre aggettivi che si addicono a descrivere le proprietà del campo magnetico solare. Probabilmente ora potremmo aggiungerne un altro: asimmetrico. Uno studio guidato da Giuseppe Nisticò, ricercatore presso il Center for Fusion, Space and Astrophysics di Warwick, nel Regno Unito, ha messo in evidenza che il campo magnetico del Sole è più intenso nell’emisfero meridionale che in quello settentrionale.

Nisticò e il suo team, a cui ha collaborato anche Gaetano Zimbardo, professore del Dipartimento di Fisica dell’Università della Calabria, ha sfruttato le osservazioni di getti di plasma espulsi in prossimità dei poli con alte velocità (tra 700.000 e quasi due milioni di chilometri l’ora) per seguire la loro traiettoria nello spazio. Il team ha studiato 79 getti polari verificatisi tra il marzo 2007 e aprile 2008, osservati dalla missione STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory) della NASA. STEREO è costituita da due veicoli spaziali gemelli che osservano il Sole da due direzioni opposte. Entrambe le sonde sono equipaggiate con gli stessi strumenti e quindi l’analisi combinata dei loro dati permette di ottenere osservazioni tridimensionali della nostra stella e della sua atmosfera. In particolare, i ricercatori hanno utilizzato le immagini prese dagli Extreme Ultra-Violet Imager (EUVI) e dai coronografi (COR) di entrambi i veicoli spaziali per individuare e seguire il moto dei getti. Per ciascuno di essi hanno misurato l’angolo con l’asse nord-sud del Sole, sia in prossimità della superficie che ad una distanza di circa 700.000 chilometri (corrispondenti a un raggio solare).

«Nell’ipotesi che questi getti si propaghino con un moto semplicemente radiale, la posizione angolare dovrebbe mantenersi uguale e non misureremmo alcuna deviazione» spiega a Media INAF Nisticò, che presenta oggi i risultati, peraltro inviati per la pubblicazione sulla rivista Astronomy&Astrophysics, al Meeting nazionale della Royal Astronomical Society in corso a Llandudno nel Galles del nord. «La nostra analisi invece mette in evidenza una deflessione sistematica, probabilmente dovuta all’espansione delle linee di campo magnetico. Infatti, è ragionevole pensare che i getti si propaghino seguendo le linee del campo magnetico, un po’ come un treno che si muove seguendo il tracciato dei binari. La cosa che ci ha sorpreso è aver notato che tale deflessione risulta differente se consideriamo i poli separatamente. Infatti, i getti appaiono deflessi maggiormente al Nord che al Sud. Questa differenza è molto marcata e si attesta tra il 25 e 45 per cento. Il fatto che i getti siano deflessi più al Nord che al Sud significa che le linee del campo magnetico al Nord sono più aperte di quelle al Sud, quindi il campo magnetico in prossimità del polo Nord del Sole è più debole di quello al polo Sud».

Giuseppe Nisticò
Studi più approfonditi su un campione ridotto dei getti, che ne hanno permesso di ricostruire la loro traiettoria in tre dimensioni, confermano le conclusioni precedenti, basate su analisi bidimensionali. Ma da cosa può essere dovuta questa inattesa caratteristica? «L’esistenza dell’asimmetria è dovuta probabilmente alla presenza di una componente di quadrupolo nel campo magnetico solare» prosegue Nisticò. «Il campo magnetico solare in prima approssimazione può essere assimilato a un dipolo, quello che possiede una barretta magnetizzata, con le linee di campo magnetico uscenti da un polo ed entranti nell’altro. A questa configurazione si può aggiungere il contributo di altre componenti: quadrupolo, esapolo, ottupolo, etc. La configurazione di un campo magnetico quadrupolare presenta la stessa polarità in entrambi i poli. Quindi, se consideriamo il campo magnetico totale come la somma della componente di dipolo più quella di quadrupolo, in prima approssimazione, otteniamo un’asimmetria. Questa è la spiegazione più semplice possibile ed è quella che proponiamo nel nostro lavoro descrivendo il campo magnetico totale come la somma di un campo di dipolo, quadrupolo ed esapolo a simmetria assiale. L’esapolo non contribuisce all’asimmetria, perché la polarità del campo è sempre concorde con il dipolo. Con tale semplice modello abbiamo provato a dare una stima del campo magnetico di quadrupolo e trovato dei valori assimilabili a precedenti risultati, usando altri dataset e tecniche di analisi. Ovviamente, la presenza dell’asimmetria Nord-Sud è importante nell’ambito della teoria che descrive la formazione del campo magnetico solare. Nel nostro lavoro ci siamo “limitati” a quantificare la presenza di questa asimmetria. Ci tengo infine a ricordare che questo studio ha molto di italiano: è stato infatti avviato durante l’ultimo anno di dottorato che ho svolto all’Università della Calabria, con la supervisione del prof. Zimbardo. Attualmente sono all’Università di Warwick dove ho un contratto post doc, ma buona parte del lavoro l’ho realizzata in Italia. Solo ultimamente sono giunto alla finalizzazione del progetto».