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MMS osserva i dettagli del campo magnetico

MMS in formazione, rappresentazione artisticaLa notizia è che la costellazione di satelliti Magnetospheric Multiscale (MMS) ha osservato per la prima volta, in via diretta, la riconnessione delle linee dei campi magnetici.

Il campo magnetico terrestre ci protegge dalla radiazione più energetica proveniente dal Sole, ma a volte le linee del campo magnetico terrestre e quelle del campo magnetico trasportato dalle particelle ionizzate partite dal Sole si spezzano e si ricombinano tra di loro liberando elevati livelli energetici. 

Questo processo, che nel campo terrestre dà vita a energie relativamente basse, può essere estrapolato per energie ben più alte sprigionate sul Sole in occasione di eventi quali flare e CME, quindi osservare l'evento in via diretta è utile a molti scopi. 

A riuscire, come detto, è stato MMS: quattro satelliti in formazione tetragonale, separati ciascuno di 10 chilometri dagli altri: una configurazione fatta apposta per studiare quel che avviene ai bordi del campo magnetico terrestre, nella zona che porta alla magnetopausa. 

Vento solare e magnetopausaLa fisica universale del plasma potrebbe passare per i dati di Cluster e di THEMIS, rispettivamente di ESA e NASA e concentrati sullo studio della turbolenza che genera il trasferimento di energia da larga a piccola scala, sia nel vento solare sia nella magnetopausa. E' già noto che il plasma trasportato dal vento solare subisca turbolenze in grado di trasferire energia da grande scala a piccola scala ma processi simili, e molto più efficienti, potrebbero trovarsi nella regione di interfaccia tra vento solare e magnetosfera. La magnetopausa è molto turbolenta e ospita fluttuazioni di densità e compressioni molto maggiori rispetto a quelle del vento solare risultando più complessa. I modelli e le osservazioni indicano come all'interno della magnetopausa il tasso di abbattimento della scala energetica sia centinaia di volte superiore a quello osservato nel vento solare. In più, il tasso di dissipazione dell'energia nella magnetosfera sembra legato alla quarta potenza del Numero di Mach, che quantifica la velocità delle fluttuazioni in un flusso rispetto alla velocità del suono nel fluido stesso (indicando se si tratta di un flusso subsonico o supersonico). Se questa relazione si dimostrasse universale sarebbe estremamente utile per esplorare plasma cosmico che non può essere misurato direttamente dalle sonde. 

Rappresentazione della turbolenza nel plasmaL'origine di un campo magnetico è uno dei temi più dibattuti, tra teorie e simulazioni che tentano di venire a capo di una forza così sorprendentemente duratura. Attraverso la creazione di un plasma caldo e turbolento delle dimensioni di un penny, per la durata di pochi miliardesimi di secondo, alcuni ricercatori a inizio 2018 sono riusciti a registrare il modo in cui il moto turbolento possa amplificare un debole campo magnetico fino alle potenze osservate nel Sole e nelle galassie. L'esperimento portato avanti tramite OMEGA Laser Facility (NY) è una prova a favore di una delle teorie (risalente ai primi anni Venti, elaborata da Joseph Larmor), quella della dinamo in condizioni di turbolenza: un plasma in condizioni di turbolenza può incrementare la potenza di un campo magnetico debole fino a valori assolutamente elevatissimi. L'innalzamento della forza del campo magnetico è stato misurato in pochi nanosecondi, da una fase iniziale molto debole fino a più di 100 kGauss, attraverso due metodi indipendenti: radiografia protonica e luce polarizzata. 


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