CIO' CHE ACCADE ALL'INTERNO DEL SOLE

Una migliore comprensione dei fenomeni di trasmissione del calore all'interno del Sole: è questo il risultato di un nuovo studio sperimentale illustrato sulla rivista “Nature” da James Bailey dei Sandia National Laboratories ad Albuquerque, nel Nuovo Messico, e colleghi di una collaborazione internazionale.

Nel nucleo del Sole si verificano i processi di fusione nucleare, in cui i nuclei di idrogeno vengono fusi, producendo nuclei di elio e liberando un'enorme quantità di energia: si stima che nel nucleo la temperatura raggiunga i 15 milioni di gradi.

I meccanismi con cui questa elevatissima temperatura si propaga verso gli strati più esterni in forma di radiazione elettromagnetica sono estremamente complessi, ma già negli anni venti del Novecento l'astrofisico Arthur Eddington chiarì che essi sono dominati dai fenomeni di assorbimento da parte degli ioni più pesanti dell'idrogeno e dell'elio, ovvero ossigeno, calcio, magnesio, carbonio, azoto e ferro. Queste impurità, in sostanza, pur costituendo solo l'1,6 per cento della materia solare sono in gran parte responsabili dell'“opacità” degli strati solari alla radiazione.

Finora non è mai stato possibile condurre in laboratorio misurazioni dell'opacità alla radiazione di questi elementi nelle condizioni presenti nel Sole, e ciò ha determinato un notevole margine d'incertezza nei modelli stellari, soprattutto per quanto riguarda l'abbondanza di carbonio, azoto e ossigeno, che recenti studi condotti con metodi spettroscopici hanno ridotto del 30-50 per cento rispetto alle precedenti stime.

I nuovi dati sull'opacità del ferro negli strati interni del Sole rendono conto del 50 per cento dell'aumento complessivo dell'opacità che occorre perché vi sia accordo tra modelli stellari e dati sperimentali (Cortesia NASA)

Tenendo conto di questi nuovi valori, si evidenzia una discrepanza con le stime della densità degli strati più interni del Sole, ottenute da studi di eliosismologia, basati cioè sulla trasmissione delle onde acustiche attraverso gli stessi strati.

La discrepanza, tuttavia, potrebbe essere risolta se l'opacità media dell'interno del Sole fosse superiore del 15 per cento rispetto ai valori attualmente accettati: tale incremento nella resistenza incontrata dalla radiazione ad attraversare la materia solare infatti compenserebbe la diminuzione dell'abbondanza degli elementi in questione.

Nello studio, Bailey e colleghi hanno irradiato per 10 nanosecondi un film di ferro magnesio,  la temperatura elettronica a circa 2 milioni di gradi kelvin, e la densità degli elettroni a circa 10.000 miliardi di miliardi per centimetro cubo, ricreando in un volume ridottissimo le condizioni che sono presenti all'interno del Sole, al confine tra la zona radiativa, più interna, e quella convettiva, più esterna.

A seconda dei parametri sperimentali utilizzati, l'opacità del ferro risultava più alta rispetto alle previsioni in una percentuale variabile tra il 30 e il 400 per cento, rendendo conto di almeno la metà delle correzioni richieste per ristabilire l'accordo tra previsioni teoriche e osservazioni sperimentali. Il risultato consente così un deciso passo in avanti nell'elaborazione di modelli stellari sempre più accurati.

http://www.lescienze.it/news/2015/01/02/news/interno_sole_ferro_propagazione_onde_elettromagnetiche_calore-2429194/