Un aurora su Urano

L’aurora su Urano catturata dall’Hubble Space Telescope nel novembre 2011. Crediti: Hubble Space Telescope/NASA.

Per la prima volta i ricercatori hanno catturato le immagini di un’aurora nell’atmosfera del gigantesco pianeta Urano, trovando un’ulteriore prova di quanto sia peculiare un mondo così lontano.

Rilevata grazie ad una serie di osservazioni accuratamente pianificate con l’Hubble Space Telescope, il nuovo spettacolo di luci provenienti da Urano è stato di breve durata e sottoforma di deboli puntini luminosi. Le aurore su Urano sono differenti dalla scie molto colorate che si osservano spesso nelle regioni polari terrestri in presenza di un’alta attività magnetica solare.

Nelle nuove osservazioni, che sono le prime a catturare un’aurora su Urano con un telescopio terrestre, i ricercatori hanno rilevato un paio di volte delle macchie luminose sul lato diurno di Urano, il lato visibile anche da Hubble stesso. In precedenza, l’aurora era stata misurata utilizzando strumenti a bordo di una sonda spaziale di passaggio, il Voyager 2. A differenza delle aurore sulla Terra, che possono cambiare posizione e far cambiare di colore il nostro cielo, rendendolo verde e viola per molte ore, le aurore su Urano sono appena rilevabili e durano appena un paio di minuti.

In generale le aurore sono una caratteristica della magnetosfera, l’area che circonda un pianeta che è controllata dal suo campo magnetico e modellata dal vento solare, un flusso continuo di particelle elettricamente cariche provenienti dal Sole.  Le aurore sono prodotte nell’atmosfera e guidate dal campo magnetico in prossimità dei poli magnetici. Questo è il motivo per cui le aurore si osservano solo ad alte latitudini.

Un confronto tra due immagini dell’aurora su Urano che i ricercatori hanno catturato grazie al Telescopio spaziale Hubble nel novembre 2011. Crediti: Laurent Lamy/HST/NASA.

Ma, contrariamente alla Terra o anche a Giove e Saturno, “la magnetosfera di Urano è molto poco conosciuta” ha affermato Laurent Larry dell’Observatoire de Paris a Meudon, Francia, che ha guidato la ricerca.

I risultati del suo team, che comprende ricercatori dalla Francia, Regno Unito e dagli Stati Uniti, sono stati pubblicati su Geophysical Research Letters, una rivista dell’American Geophysical Union.

Le aurore su Urano sono più deboli di quelle terrestri e il pianeta è molto lontano, più di 4 miliardi di chilometri di distanza da noi. Altri precedenti tentativi di osservare aurore sul pianeta erano stati del tutto inconcludenti. Gli astronomi diedero, infatti, l’utima occhiata da vicino alle aurore di Urano ben 25 anni fa, quando il Voyager 2 passò molto vicino al pianeta ottenendo anche degli spettri del pianeta.

“Questo pianeta è stato studiato in grande dettaglio solo una volta, durante il flyby del Voyager, nel 1986. Da allora, non abbiamo avuto più opportunità di ottenere nuove osservazioni della sua magnetosfera davvero insolita” ha notato Lamy.

I planetologi sanno che Urano è un pianeta stravagante tra i pianeti del nostro sistema solare per quanto riguarda l’orientazione del suo asse di rotazione. Mentre gli altri pianeti sono più o meno simili a delle trottole in rotazione attorno al Sole, Urano si può pensare a una trottola che è stata colpita su un fianco mache mantiene ancora la sua rotazione.

I ricercatori sospettano che l’aspetto familiare delle aurore osservate di recente è dovuta alla singolarità nella rotazione di Urano e alle caratteristiche peculiari del suo asse magnetico. L’asse del campo magnetico è sia spostato dal centro del pianeta sia inclinato di 60 gradi dall’asse di rotazione, un’inclinazione estrema confrontata con gli undici gradi di differenza nel caso terrestre. I ricercatori avanzano l’ipotesi che il campo magnetico di Urano sia generato da un oceano salato al suo interno al fine di spiegare l’asse magnetico fuori centro.

Le aurore osservate su Urano nel 2011 differiscono non sono da quelle terrestri ma anche da quelle precedentemente catturate dal Voyager 2. Quando questa sonda spaziale compì il suo flyby col pianeta decenni fa, Urano era vicino al suo solstizio, e il suo asse di rotazione era perciò puntato verso il Sole. In tale configurazione l’asse magnetico formava un angolo molto grande con la direzione del flusso del vento solare, dando vita ad una magnetosfera simile a quella terrestre, sebbene molto dinamica. Sotto quelle condizioni del solstizio del 1986 le aurore durarono di più di quelle osservate l’anno scorso ed erano visibili sul lato notturno del pianeta, un evento simile a quello che si osserva sulla Terra. Hubble Space Telescope non può osservare il lato opposto del pianeta e, per questo motivo, i ricercatori non sono in grado di capire che tipo di aurore, se presenti, si siano prodotte in quella regione.

Il nuovo set di osservazioni, comunque, è stato ottenuto nel momento in cui il pianeta si trovava vicino all’equinozio, quando l’asse di rotazione del pianeta puntava verso il Sole, e l’asse si allineava quasi perpendicolarmente con il flusso del vento solare. Dato che il campo magnetico del pianeta è inclinato, la rotazione diurna di Urano durante il periodo dell’equinozio fa sì che ciascuno dei suoi poli magnetici puntino una volta al giorno verso il Sole, e questo è, probabilmente, il motivo della formazione di tipi di aurore molto diverse da quelle oservate al solstizio.

“Questa configurazione è unica nel sistema solare” ha aggiunto Lamy, notando che i due spot luminosi del 2011 erano vicini alla latitudine del polo nord magnetico di Urano.

Le immagini delle aurore di Urano sono il risultato di una combinazione di grande fortuna e di un’attenta pianificazione. Nel 2011 la Terra, Giove e Urano si allinearono in modo tale che il vento solare potè fluire dal Sole, passare per la Terra e Giove e poi arrivare su Urano. Durante la grande attività solare nel settembre 2011, grandi burst furono prodotti sulla superficie del Sole e comportarono un aumento nell’emissione di particelle cariche sottoforma di vento solare. I ricercatori  all’epoca utilizzarono i satelliti orbitanti intorno alla Terra per monitorare l’arrivo del vento solare locale due o tre giorni più tardi. Due settimane dopo, il vento solare raggiunse Giove ad una velocità di 500 chilometri al secondo. Calcolando che le particelle cariche avrebbero raggiunto Urano verso metà novembre, il team si affrettò a richedere del tempo di osservazione all’Hubble Space Telescope.

Da quando il flyby del Voyager 2 mostrò che Urano era una “strana bestia”, ha affermato Fran Bagenal, ricercatore di studi planetari all’Università del Colorado, a Boulder, “eravamo davvero impazienti nel poter avere una vista migliore. Questo era un modo molto intelligente di guardare il fenomeno”.

Una migliore comprensione della magnetosfera di Urano potrebbe aiutare gli scienziati a testare le lore teorie su come funziona la magnetosfera terrestre, ha aggiunto Fran Bagenal. “Abbiamo un’idea di come vanno le cose sulla Terra e su posti come Giove e Saturno, ma non credo che sia possibile affermare di sapere come avvengono veramente il fenomeno, finchè non lo abbiamo testato in un sistema diverso”.

L’articolo in formato pdf: L. Lamy, R. Prangé, K. C. Hansen, J. T. Clarke, P. Zarka, B. Cecconi, N. André, G. Branduardi-Raymont, R. Gladstone, M. Barthélémy, N. Achilleos, P. Guio, M. K. Dougherty, H. Melin, S. W. H. Cowley, T. S. Stallard, J. D. Nichols, G. Ballester, Earth-based detection of Uranus’ aurorae, GRL-Geophysical Research Letters, VOL. 39, L07105, 6 PP., 2012, doi:10.1029/2012GL051312 disponibile su: http://www.agu.org/pubs/crossref/2012/2012GL051312.shtml.


Fonte: Uranus Auroras Glimpsed from Earth-AGUAmerican Geophysical Union su http://www.agu.org/news/press/pr_archives/2012/2012-19.shtml

Sabrina

~ di Sabrina su 4 maggio 2012.

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