Helioseismology

Il Sole è l'unica stella che, per la sua piccola distanza dalla Terra permette osservazioni ad alta risoluzione spaziale e quindi costituisce il laboratorio per verificare le teorie sulla struttura e sull'evoluzione stellare.

L'informazione che ci proviene dal Sole è prevalentemente sotto forma di radiazione elettromagnetica che, generata nel nucleo per trasformazione di idrogeno in elio, si propaga verso l'esterno attraverso innumerevoli processi di assorbimento e riemissione. I fotoni emessi dagli strati più profondi, però, vengono assorbiti senza poter mai raggiungere l'esterno a causa della forte opacità della materia, quindi solo gli strati con profondità ottica abbastanza piccola contribuiscono significativamente all'emissione solare.

L'osservazione degli strati superficiali e in particolare della fotosfera costituisce, dunque, il solo mezzo d'indagine, anche se indiretto, per lo studio della struttura e della dinamica dell'interno del Sole. Da queste osservazioni è possibile, utilizzando le leggi fisiche calcolare teoricamente un modello di struttura, le cui proprietà riproducano i dati osservativi.

Negli ultimi decenni siamo stati testimoni di una rivoluzione nella nostra conoscenza dell'interno del Sole, in seguito all'avvento dell'Eliosismologia: lo studio dei modi di oscillazione globali del Sole. Intorno agli anni '60, infatti, Leighton e i suoi collaboratori scoprirono, grazie ad accurate osservazioni, l'esistenza di spostamenti periodici in lunghezza d'onda di alcune righe d'assorbimento dello spettro fotosferico. Misurati per mezzo di tecniche spettroscopiche, questi spostamenti furono interpretati in termini di effetto Doppler, con la presenza di moti di contrazione ed espansione della fotosfera solare.

Solo in seguito si capì che ciò che si osservava erano, in realtà, oscillazioni provocate dalla sovrapposizione di onde acustiche generate, probabilmente, da turbolenze nello strato convettivo e che grazie al loro carattere globale potevano essere utilizzate per studiare la struttura e la dinamica interna. Il fenomeno è analogo, per certi aspetti, alle onde che si manifestano sulla superficie della Terra come conseguenza di una sottostante attività sismica.

Illustrazione 2: Zone bianche che si espandono accanto a zone scure che affondano sulla fotosfera solare, come conseguenza della sovrapposizione di milioni di modi di oscillazione (immagine da MDI/SOHO)

Lo studio delle oscillazioni rappresenta il metodo più completo per una conoscenza approfondita della struttura e della dinamica del Sole. La tecnica adottata è simile a quella che in sismologia viene utilizzato per dedurre, dalle frequenze sismiche, la struttura interna della Terra.

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