(UNWEB) Perugia. Pubblicati sulla rivista internazionale Astrophysical Journal Letters i risultati di una indagine realizzata da ricercatori dell’Università degli Studi di Perugia: la Professoressa Bruna Bertucci e il Dottor Nicola Tomassetti – coordinatore dello studio, entrambi del Dipartimento di Fisica e Geologia, combinando misure sperimentali e calcoli numerici ha dimostrato un "ritardo" di 245 giorni (circa 8 mesi) tra l'attività magnetica del Sole e l’intensità del flusso di particelle che bombarda il nostro pianeta: una scoperta che rivela nuove proprietà nella dinamica del trasporto delle particelle nello spazio interplanetario, proprietà che sono alla base del fenomeno della modulazione solare.
Lo studio, frutto della collaborazione tra l’Ateneo perugino e l’Università di Lisbona, investiga il fenomeno della modulazione solare dei raggi cosmici galattici, analizzando una grande quantità di dati raccolti da missioni spaziali e da osservatori terrestri, al fine di costruire un nuovo modello numerico di trasporto di particelle cariche nel sistema solare.
Il risultato ottenuto dal team perugino ha significative implicazioni per la meteorologia spaziale ed in particolare per la pianificazione delle missioni spaziali. Secondo gli Autori, infatti, l’esistenza di un ritardo nell'effetto di modulazione potrà consentirci di fare con largo anticipo le “previsioni meteo” dell'intensità dei raggi cosmici, attraverso l’osservazione diretta dell’attività solare: la possibilità di prevedere il flusso di radiazione nello spazio ha un’importanza cruciale per la pianificazione delle missioni spaziali, soprattutto per valutare i rischi per gli astronauti e le strumentazioni in orbita.
Nell’ambito del medesimo progetto, sono state effettuate anche delle predizioni teoriche per la modulazione delle particelle di antimateria, come i positroni o gli antiprotoni, le quali forniscono indicazioni preziose circa una serie di nuovi fenomeni fisici, tra cui la prova indiretta delle particelle che compongono la materia oscura. La verifica di queste predizioni è oggetto di studio da parte dell’'esperimento Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) attivo dal 2011 sulla Stazione Spaziale Internazionale, del quale la Professoressa Bertucci è coordinatrice delle attività italiane e vice-responsabile della collaborazione internazionale. “Grazie ai dati attesi da AMS-02 – spiega la Bertucci -, che nei primi sei anni di missione ha raccolto più di 100 miliardi di eventi, sarà presto possibile caratterizzare l'evoluzione temporale dei flussi di particelle e antiparticelle di origine cosmica, e la loro connessione con l'attività solare”.
I risultati della ricerca sono pubblicati open-access nella rivista Astrophysical Journal Letters: “Evidence for a Time Lag in Solar Modulation of Galactic Cosmic Rays”, ApJ 849, L32 (2017) e sono stati inclusi tra gli “AAS highlights” da parte della “American Astronomical Society”.
Approfondimento: La modulazione solare dei raggi cosmici
Il nostro pianeta è continuamente bombardato dai raggi cosmici, una radiazione di particelle cariche di alta energia la cui origine è ancora incerta. L’intensità della radiazione cosmica varia periodicamente nel tempo, seguendo il ciclo solare, che è di circa 11 anni. L'effetto si deve al campo magnetico variabile del Sole, il quale viene trascinato verso l’esterno dal vento solare, generando una bolla gigante di plasma magnetizzato chiamata Elisofera. L’Eliosfera è un mezzo dalle proprietà uniche, capace di deviare e rallentare le particelle cosmiche in avvicinamento, proteggendo così l’intero sistema solare da questa radiazione. Questo affascinante fenomeno porta il nome di “modulazione solare dei raggi cosmici” e il suo studio è di grande importanza per la fisica solare e la meteorologia spaziale.
La possibilità di effettuare misure dei flussi di particelle e antiparticelle cosmiche nello spazio e di monitorarne l’evoluzione nel tempo fornisce importanti informazioni sul fenomeno della modulazione solare. Sappiamo infatti che le particelle di carica opposta vengono deflesse in maniera opposta dai campi magnetici. A causa di questa di differenza, le particelle cariche arrivano a Terra seguendo traiettorie completamente differenti rispetto alle loro antiparticelle, cioè attraversando diverse regioni dell’Eliosfera. Inoltre, ogni 11 anni il campo magnetico del Sole inverte la propria polarità (cioè il nord e il sud magnetici si scambiano tra loro) e ciò incide sulla propagazione delle particelle nell’Eliosfera: quando il campo magnetico si inverte, anche il ruolo di particelle e antiparticelle si inverte.
Infine, lo studio della modulazione solare è cruciale per la comprensione dei misteri irrisolti dell’astrofisica e della cosmologia. La fisica dei raggi cosmici infatti investe domande fondamentali come l’origine dei raggi cosmici, dell’antimateria primordiale, o della materia oscura nell’Universo. Ma per determinare l’origine delle particelle cosmiche che osserviamo in prossimità della Terra, è necessario partire dalla comprensione dei processi che queste subiscono nello spazio interplanetario circostante.
