Iris, la NASA alla scoperta delle dinamiche energetiche profonde del nostro sole

Ritardata di un giorno, fino al 27 giugno, il lancio di IRIS, la nuova missione NASA destinata a studiare in dettaglio la dinamica energetica del sole ai livelli inferiori della sua atmosfera. Gli astrofisici vogliono studiare come questa energia alimentino i fenomeni della parte alta, la cosiddetta cromosfera.



 IRIS verrà lanciata "on-air" da un missile che partirà da un missile Pegasus XL a sua volta trasportato da un aereo Orbital L-1011 a 13 mila metri di altitudine

Satellite Hinobe, un sole a quattro poli?

Diversi siti Web cospirazionisti hanno fatto eco in questi giorni a un lancio dell'Asahi Shinbun, il quotidiano giapponese, che riportava a sua volta il comunicato stampa del team di scienziati che analizzano i dati del satellite Hinode (Sunrise, nome assegnato dopo che nel pre-lancio, risalente al 2006, il satellite si era chiamato Solar-B), una missione congiunta JAXA, NASA e ESA che esplora in dettaglio l'attività magnetica del sole. La notizia riguarda un evento che a una lettura superficiale suona abbasanza inquietante. Il sole si sta trasformando in un gigantesco quadrupolo magnetico.

Il livello di risoluzione raggiunto da Hinode ha consentito in questi anni di rafforzare la nostra conoscenza sul fenomeno della "dinamo solare", l'effetto allla base della produzione delle celebri macchie, nonché degli eventi a esse correlati, come le eiezioni di massa coronale. Alla base della dinamo solare c'è il campo magnetico dell'astro: secondo la teoria le linee che congiungono i due poli del sole subiscono all'altezza dell'equatore una progressiva distorsione causata dalla diversa velocità angolare del sole alla latitudine bassa. Le linee tendono a spezzarsi, a richiudersi in maniera indipendente e a formare quindi delle "zone di interdizione" al calore che a loro volta si traducono in macchie solari (poi anche le linee del campo locale associate alle macchie si ricongiungono con le linee del campo magnetico totale dando vita agli effetti eiettivi, ma questo è un altro discorso).

In un comunicato rilasciato il 19 aprile (questa la versione originale in giapponese, ve la fornisco perché la traduzione con Google è abbastanza chiara e c'è un sacco di materiale aggiuntivo, molto meno rispetto alla traduzione inglese pubblicata nella versione del sito Hinode in questa lingua). In questi 4 anni, dice il comunicato, Hinode ha osservato in dettaglio il fenomeno dell'inversione di polarità che caratterizza, tra i tanti, il famoso ciclo solare. Ogni 11 anni circa, in corrispondenza del massimo solare, il picco di intensità raggiunto dal flusso e dal numero di macchie, i poli magnetici del sole si invertono rapidamente, il polo nord prende il posto del sud e viceversa. In base alle previsioni, questa inversione avrebbe dovuto verificarsi intorno al 2013, data appunto prevista per il nuovo massimo. Ma come forse sapete se leggete questo blog regolarmente, stiamo attraversando un periodo di intensità solare molto bassa, con un minimo di macchie che è stato prolungatissimo. Per quasi un anno anzi, il sole non ne ha praticamente avute, di macchie.

Che qualcosa stia succedendo (gli esperti ipotizzano un effetto di Dalton, o addirittura Maunder, due osservatori che nel '600 e alla fine del '700 hanno descritto periodi estremamente lunghi di minimo solare) sembrano ora testimoniarlo le osservazioni di Hinode. Quali sono le conclusioni degli astrofisici giapponesi? In quest'ultimo anno di rilevamento del flusso magnetico in corrispondenza delle regioni polari del sole si è rafforzato un fenomeno che va avanti dal 2008: il polo nord geografico del sole sta cambiando rapidamente la polarità magnetica. Normale, direte voi, con l'approssimarsi del massimo.

E invece no: il cambiamento di polarità sta accelerando, passando dal meno al più (la polarità dovrebbe cambiare già quest'anno) mentre non sta accadendo la stessa cosa al polo sud geografico, dove il segno più magnetico è assolutamente stabile. Le immagini che potete vedere, allegate a una recente testi di astrofisica e distribuite dai responsabili della missione Hinobe a corredo dei loro comunicati, sono molto evidenti. Al colore arancione corrisponde una polarità negativa, all'azzurro una positiva. Nell'immagine che riguarda le latitudini nord (coppia di immagini in alto) le chiazze arancione si diradano, cedono il posto all'azzurro (il confronto è 2008-2011 e 2009-2012), mentre alle estreme latitudini meridionali le chiazze azzurre dominano senza flessioni. Insomma, tra poco tempo rischiamo di avere un sole con quattro poli magnetici, due, positivi entrambi, in corrispondenza dei poli geografici; più verosimilmente altri due, ma col segno meno, in regioni equatoriali opposte tra loro. Un quadrupolo magnetico al posto di un dipolo.
Seguendo tale ragionamento, ci si potrebbe chiedere quali potrebbero essere le conseguenze di tale anomalia sulla dinamo solare. La quadrupla polarità potrebbe influire sul "motore" delle macchie solari, riducendone, come per una sorta di messa a terra, l'output complessivo e trascinando il sistema terra-sole verso le condizioni climatiche pre-glaciali che duecento e trecentocinquanta anni fa furono il "segno" più evidente dei minimi profondi. Nonché verso un probabile letargo delle onde corte sulle frequenze più alte.

Intanto, anche la NASA conferma, con la sua ultima stima sull'andamento del ciclo 24, che il prossimo massimo solare si raggiungerà nella primavera del 2o13 e sarà il meno intenso degli ultimi 100 anni, con un numero normalizzato di macchie pari a 60,2, contro i 118,4 del settembre 2000, in corrispondenza con il massimo del ciclo 23.

La strana relazione tra neutrini solari e radioattività

Me ne sono accorto solo ora ma la storia pubblicata dallo Stanford Report mi sembra bellissima. Un gruppo di scienziati della Purdue University, interessata a servirsi del decadimento dei nuclei radioattivi per generare numeri casuali per applicazioni matematiche, scopre che contrariamente agli andamenti teorici questo decadimento - che dovrebbe essere costante - rivela inspiegabili tracciati di irregolarità. Confrontando i loro dati con quelli misurati presso altri istituti in America e in Germania i ricercatori fanno una scoperta ancora più sorprendente. Le variazioni subite dai tassi di decadimento teorici ha un andamento stagionale, sono diversi in inverno e in estate.

Convinti a questo punto che qualcosa stava succedendo ma non riuscendo a escludere possibili errori strumentali, gli scienziati continuano a misurare finche nel dicembre del 2006, proprio in corrispondenza di un forte brillamento solare, l'ingegnere nucleare Jere Jenkins trova una precisa correlazione tra le variazioni misurate per il manganese-57 un isotopo per applicazioni mediche e la grande esplosione avvenuta sul sole. Non solo, il rallentamento del decadimento ha inizio addirittura un giono e mezzo prima. Ma come è possibile per un brillamento influenzare la radioattività di elementi posti alla distanza terra-sole? L'unica risposta, affermano gli scienziati, è che in qualche modo i neutrini del sole, quelle particelle ultra-elusive che stiamo cercanod di rilevare nel Gran Sasso, devono essere legati al decadimento misurato sul pianeta terra. Ancora nessuno sa dire quale possa essere questo modo. Mistero nel mistero, la ciclicità della variazione ha un andamento di circa 33 giorni, contro i 28 del sole. Ma perché? Anche qui c'è per il momento una sola spiegazione possibile: il nucleo centrale del sole ruota più lentamente del resto e i nutrini vengono da lì. Ora gli scienziati sembrano disporre di un metodo predittivo di fenomeni che possono influire pesantemente sull'esplorazione spaziale e il funzionamento dei satelliti. Ma soprattutto si trovano davanti a un meccanismo di causa effetto che - se confermato - potrebbe aprirci nuove prospettive nel nostro studio della materia.

Stanford Report, August 23, 2010

The strange case of solar flares and radioactive elements

When researchers found an unusual linkage between solar flares and the inner life of radioactive elements on Earth, it touched off a scientific detective investigation that could end up protecting the lives of space-walking astronauts and maybe rewriting some of the assumptions of physics.

BY DAN STOBER

It's a mystery that presented itself unexpectedly: The radioactive decay of some elements sitting quietly in laboratories on Earth seemed to be influenced by activities inside the sun, 93 million miles away. Is this possible?

Researchers from Stanford and Purdue University believe it is. But their explanation of how it happens opens the door to yet another mystery.

There is even an outside chance that this unexpected effect is brought about by a previously unknown particle emitted by the sun. "That would be truly remarkable," said Peter Sturrock, Stanford professor emeritus of applied physics and an expert on the inner workings of the sun.

The story begins, in a sense, in classrooms around the world, where students are taught that the rate of decay of a specific radioactive material is a constant. This concept is relied upon, for example, when anthropologists use carbon-14 to date ancient artifacts and when doctors determine the proper dose of radioactivity to treat a cancer patient.

Random numbers

But that assumption was challenged in an unexpected way by a group of researchers from Purdue University who at the time were more interested in random numbers than nuclear decay. (Scientists use long strings of random numbers for a variety of calculations, but they are difficult to produce, since the process used to produce the numbers has an influence on the outcome.)

Ephraim Fischbach, a physics professor at Purdue, was looking into the rate of radioactive decay of several isotopes as a possible source of random numbers generated without any human input. (A lump of radioactive cesium-137, for example, may decay at a steady rate overall, but individual atoms within the lump will decay in an unpredictable, random pattern. Thus the timing of the random ticks of a Geiger counter placed near the cesium might be used to generate random numbers.)

As the researchers pored through published data on specific isotopes, they found disagreement in the measured decay rates – odd for supposed physical constants.

Checking data collected at Brookhaven National Laboratory on Long Island and the Federal Physical and Technical Institute in Germany, they came across something even more surprising: long-term observation of the decay rate of silicon-32 and radium-226 seemed to show a small seasonal variation. The decay rate was ever so slightly faster in winter than in summer.

Was this fluctuation real, or was it merely a glitch in the equipment used to measure the decay, induced by the change of seasons, with the accompanying changes in temperature and humidity?

"Everyone thought it must be due to experimental mistakes, because we're all brought up to believe that decay rates are constant," Sturrock said.

The sun speaks

On Dec 13, 2006, the sun itself provided a crucial clue, when a solar flare sent a stream of particles and radiation toward Earth. Purdue nuclear engineer Jere Jenkins, while measuring the decay rate of manganese-54, a short-lived isotope used in medical diagnostics, noticed that the rate dropped slightly during the flare, a decrease that started about a day and a half before the flare.

If this apparent relationship between flares and decay rates proves true, it could lead to a method of predicting solar flares prior to their occurrence, which could help prevent damage to satellites and electric grids, as well as save the lives of astronauts in space.

The decay-rate aberrations that Jenkins noticed occurred during the middle of the night in Indiana – meaning that something produced by the sun had traveled all the way through the Earth to reach Jenkins' detectors. What could the flare send forth that could have such an effect?

Jenkins and Fischbach guessed that the culprits in this bit of decay-rate mischief were probably solar neutrinos, the almost weightless particles famous for flying at almost the speed of light through the physical world – humans, rocks, oceans or planets – with virtually no interaction with anything.

Then, in a series of papers published in Astroparticle Physics, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research and Space Science Reviews, Jenkins, Fischbach and their colleagues showed that the observed variations in decay rates were highly unlikely to have come from environmental influences on the detection systems.

Reason for suspicion

Their findings strengthened the argument that the strange swings in decay rates were caused by neutrinos from the sun. The swings seemed to be in synch with the Earth's elliptical orbit, with the decay rates oscillating as the Earth came closer to the sun (where it would be exposed to more neutrinos) and then moving away.

So there was good reason to suspect the sun, but could it be proved?

Enter Peter Sturrock, Stanford professor emeritus of applied physics and an expert on the inner workings of the sun. While on a visit to the National Solar Observatory in Arizona, Sturrock was handed copies of the scientific journal articles written by the Purdue researchers.

Sturrock knew from long experience that the intensity of the barrage of neutrinos the sun continuously sends racing toward Earth varies on a regular basis as the sun itself revolves and shows a different face, like a slower version of the revolving light on a police car. His advice to Purdue: Look for evidence that the changes in radioactive decay on Earth vary with the rotation of the sun. "That's what I suggested. And that's what we have done."

A surprise

Going back to take another look at the decay data from the Brookhaven lab, the researchers found a recurring pattern of 33 days. It was a bit of a surprise, given that most solar observations show a pattern of about 28 days – the rotation rate of the surface of the sun.

The explanation? The core of the sun – where nuclear reactions produce neutrinos – apparently spins more slowly than the surface we see. "It may seem counter-intuitive, but it looks as if the core rotates more slowly than the rest of the sun," Sturrock said.

All of the evidence points toward a conclusion that the sun is "communicating" with radioactive isotopes on Earth, said Fischbach.

But there's one rather large question left unanswered. No one knows how neutrinos could interact with radioactive materials to change their rate of decay.

"It doesn't make sense according to conventional ideas," Fischbach said. Jenkins whimsically added, "What we're suggesting is that something that doesn't really interact with anything is changing something that can't be changed."

"It's an effect that no one yet understands," agreed Sturrock. "Theorists are starting to say, 'What's going on?' But that's what the evidence points to. It's a challenge for the physicists and a challenge for the solar people too."

If the mystery particle is not a neutrino, "It would have to be something we don't know about, an unknown particle that is also emitted by the sun and has this effect, and that would be even more remarkable," Sturrock said.

Proiettili di plasma dal sole

La macchia solare 1105 ha prodotto uno spettacolare brillamento ripreso dal Solar Dynamics Observatory ieri, 8 settembre. Il filmato è davvero impressionante. Per fortuna l'eruzione di plasma non era diretta verso la terra, altrimenti avremmo subito un bel colpo di frusta. Sono comunque apparse intense aurore boreali al nord. Il sole sta gradualmente riprendendo la sua attività, anche se ultimamente il periodo ha continuato a essere caratterizzato dall'assenza di macchie che è stato il segno distintivo dell'ultimo, prolungatissimo minimo.

Tsunami e suoni della corona solare

Giorni fa su Repubblica.it è stato pubblicato un pezzo sugli esperimenti condotti dal gruppo di fisica solare della Sheffield University, che tra l'altro ha "trasposto" l'effetto acustico - quello di una corda di chitarra pizzicata - collegato alle osservazioni di fenomeni quali le Eziezioni di massa coronale (CME). Una registrazione audio di questo effetto è presente su SoundCloud:

Sound of the Sun (courtesy Richard Morton) by University of Sheffield

Questa pagina sul sito dell'ufficio stampa della università contiene altre spiegazioni e filmati su questo esperimento di "astrofisica acustica".

Sono andato a guardarmi la fonte originale di queste storie sul sito del Media Center dell'ateneo britannico. Il gruppo di scienziati è lo stesso che nel marzo scorso ha addirittura partecipato a una udienza parlamentare a Londra per spiegare le sue teorie sulla enorme differenza di temperatura che nelle stelle come il Sole sussiste tra superficie e atmosfera (corona). Gli astrofisici della Sheffield ritengono che questo gradiente sia correlato alla presenza di una gran quantità di scosse di tipo sismico, dei veri e propri tsunami, che agitano gli strati della coronosfera.

Ecco un comunicato che spiega a grandi linee queste teorie, che secondo il team guidato da Robertus von Fay-Siebenburgen potrebbero essere alla base di nuovi approcci interdisciplinare allo studio della fisica solare, anche ai fini di un diverso modo di sfruttarne qui a terra l'energia, prevenendo al tempo stesso gli effetti negativi dei dirompenti fenomeni che si verificano sul Sole e all'interfaccia tra questo e il campo magnetico del nostro pianeta.

0

3 March 2010

Mega-tsunami hits House of Commons

A breakthrough discovery by experts at the University of Sheffield, which sheds light on mega-tsunamis on the Sun, is set to be revealed at the House of Commons next week (Monday 8 March 2010).

Solar physicists from the University will discuss their discovery of solar Transition Region Quakes to an audience of MPs both from the House of Commons and the House of Lords at the House of Commons Marquee, after being selected by the Parliamentary and Scientific Committee. It is hoped their findings hold the key to understanding the long-standing secret of solar coronal heating.

The solar transition region is located about 2000km above the Sun´s visible surface. It is the narrow layer of sharp transition in density and temperature between the relatively cool solar chromosphere, which reaches temperatures of about 10-20,000 Kelvin, and the very hot upper corona, which sees temperature hit 1-10 Megakelvin.

The way in which the solar corona is heated to temperatures of over a million degrees has so far remained a long-standing puzzle of solar and space physics, especially as this region of the Sun is even further away from the centre of energy production than the underlying solar surface.

But the team of experts at the University, including Professor Robertus von Fay-Siebenburgen, postdoctoral research associate Dr Victor Fedun and postgraduate student Eamon Scullion, all from the University´s Department of Applied Mathematics and members of the Solar Wave Theory Group and the Solar Physics and Space Plasma Research Centre, (SWAT/SP2RC), have addressed this enigma by discovering that Transition Region Quakes power the lower base of the solar corona.

The quakes take the form of mega-tsunamis generated by narrow (a few 100 km radius), long (10-40,000 km) rapidly rising (10-100 km/s) plasma jets. When these jets hit the transition region, they excite a wealth of Transition Region Quakes that have now been observed and modelled for the first time.

The breakthrough has allowed the experts to estimate that at any moment of time there are about 60,000 of these mega-tsunamis splashing and crashing around the Transition Region.

Colleagues at SP2RC, and in SWAT, devoted many years of research to understand this energy balance and wave processes of the solar atmosphere, using a combined approach of analytical theory, numerical modelling using a supercomputer Iceberg in Sheffield and the UKMHD Cluster in St Andrews, as well as joint satellite observations involving more than one spacecraft simultaneously.

The next step for the team will be to investigate the properties of this torrential sea and focus on the details of transferring the tsunami energy into plasma heat.

The news comes as the University of Sheffield launches a unique venture entitled Project Sunshine, led by the Faculty of Science. The Project aims to unite scientists across the traditional boundaries in both the pure and applied sciences to harness the power of the sun and tackle the biggest challenge facing the world today: meeting the increasing food and energy needs of the world´s population in the context of an uncertain climate and global environment change. It is hoped that Project Sunshine will change the way scientists think and work and become the inspiration for a new generation of scientists focused on solving the world´s problems.

Professor Robertus von Fay-Siebenburgen from the University of Sheffield´s Department of Applied Mathematics and Head of SP2RC, said: "This is indeed a very promising and fantastic result. We may now get a step closer to resolve one of the greatest puzzles of astrophysics - why the atmosphere of stars, like the Sun, is so much hotter than its surface.

"A number of international space missions are devoted to studying the heating of the solar atmosphere. With the Japanese-lead Hinode satellite on board the high-resolution UK-built EIS camera that we have used in this research, we were very lucky to observe these massive and energetic waves. This leap forward will certainly help us reveal the secrets of the Sun."

La missione STEREO rivela lo "tsunami" solare

Le immagini del sole raccolte dai satelliti della missione STEREO durante un massivo evento di "eiezione di massa coronale" causato dall'attività magnetica del nostro astro sono davvero impressionanti. Permettono di osservare per la prima volta un meccanismo che finora era stato solo ipotizzato: gli tsunami solari. Nei filmati diffusi in questi giorni dalla NASA si vede chiaramente la massa che viene espulsa dalla corona solare e il poderoso effetto di rinculo che come un'onda sismica perrcorre a ritroso la superficie della stella, per milioni di chilometri. Un'esplosione che viene calcolata equivalente a 2.400 megatoni. L'altezza dell'eiezione in sé è strabiliante. Quella raggiunta dalla massa coronale "filmata" da STEREO è di centomila chilometri.
La missione STEREO ha collocato una coppia di satelliti in posizione ortoganale rispetto al sole e consente di effettuare osservazioni in prospettiva, con lo stesso effetto di profondità e tridimensionalità che possiamo ottenere puntando due occhi invece di uno. Lo tsunami solare non dovrebbe avere alcun effetto qui sulla terra (diversamente dalle eiezioni di massa coronale, che influiscono sulla ionosfera e lo spazio esterno), ma lo studio di fenomeni di questo tipo può essere molto rivelatore.

Monster Waves on the Sun are Real

November 24, 2009: Sometimes you really can believe your eyes. That's what NASA's STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory) spacecraft are telling researchers about a controversial phenomenon on the sun known as the "solar tsunami."

Years ago, when solar physicists first witnessed a towering wave of hot plasma racing along the sun's surface, they doubted their senses. The scale of the thing was staggering. It rose up higher than Earth itself and rippled out from a central point in a circular pattern millions of kilometers in circumference. Skeptical observers suggested it might be a shadow of some kind—a trick of the eye—but surely not a real wave. "Now we know," says Joe Gurman of the Solar Physics Lab at the Goddard Space Flight Center. "Solar tsunamis are real."
The twin STEREO spacecraft confirmed their reality in February 2009 when sunspot 11012 unexpectedly erupted. The blast hurled a billion-ton cloud of gas (a "CME") into space and sent a tsunami racing along the sun's surface. STEREO recorded the wave from two positions separated by 90o, giving researchers an unprecedented view of the event.
"It was definitely a wave," says Spiros Patsourakos of George Mason University, lead author of a paper reporting the finding in the Astrophysical Journal Letters. "Not a wave of water," he adds, "but a giant wave of hot plasma and magnetism."
The technical name is "fast-mode magnetohydrodynamical wave"—or "MHD wave" for short. The one STEREO saw reared up about 100,000 km high, and raced outward at 250 km/s (560,000 mph) packing as much energy as 2400 megatons of TNT (1029 ergs).
Solar tsunamis were discovered back in 1997 by the Solar and Heliospheric Observatory (SOHO). In May of that year, a CME came blasting up from an active region on the sun's surface, and SOHO recorded a tsunami rippling away from the blast site. "We wondered," recalls Gurman, "is that a wave—or just a shadow of the CME overhead?"
SOHO's single point of view was not enough to answer the question—neither for that first wave nor for many similar events recorded by SOHO in years that followed. The question remained open until after the launch of STEREO in 2006. At the time of the February 2009 eruption, STEREO-B was directly over the blast site while STEREO-A was stationed at right angles —"perfect geometry for cracking the mystery," says co-author Angelos Vourlidas of the Naval Research Lab in Washington DC.
The physical reality of the waves has been further confirmed by movies of the waves crashing into things. "We've seen the waves reflected by coronal holes (magnetic holes in the sun's atmosphere)," says Vourlidas. "And there is a wonderful movie of a solar prominence oscillating after it gets hit by a wave. We call it the 'dancing prominence.'"
Solar tsunamis pose no direct threat to Earth. Nevertheless, they are important to study. "We can use them to diagnose conditions on the sun," notes Gurman. "By watching how the waves propagate and bounce off things, we can gather information about the sun's lower atmosphere available in no other way."
"Tsunami waves can also improve our forecasting of space weather," adds Vourlidas, "Like a bull-eye, they 'mark the spot' where an eruption takes place. Pinpointing the blast site can help us anticipate when a CME or radiation storm will reach Earth."
And they're pretty entertaining, too. "The movies," he says, "are out of this world."

Le tempeste solari in 3D della missione STEREO

Martedì prossimo la NASA organizza una conferenza stampa per presentare i risultati della missione satellitare Stereo, che sta analizzando il nostro sole nello spazio tridimensionale. L'attenzione si concentra sui modelli predittivi delle "eiezioni di massa coronale" eventi particolaremente intensi che catapultano sul nostro campo magnetico e sulla ionosfera, come un vero proiettile, una quantità di plasma solare e un mix di particelle più pesanti.

E' presumibile che gli scienziati della NASA avranno a disposizione informazioni e immagini inediti, che offriranno uno spettacolare quadro di insieme della meteorologia spaziale. Le eiezioni di massa coronale (CME) possono provocare serie perturbazioni ai sistemi terrestri e orbitali di telecomunicazione e generazione di energia. Essere in grado di prevederle e spiegarle può essere ancora più vitale per gli astronauti delle varie missioni di esplorazione. Non dimentichiamo che oltre alla consolidata esperienza della Space Station la NASA si appresta a lanciare nuove iniziative che avranno per target, 40 anni dopo la missione Apollo, la luna. La conferenza stampa sulle CME verrà trasmessa da NASA Television e dovrebbe iniziare il 14 aprile alle 13 EDT, le nostre 19.

NASA SCIENCE UPDATE TO DISCUSS ANATOMY OF SOLAR STORMS
WASHINGTON -- NASA will hold a Science Update at 1 p.m. EDT, Tuesday, April 14, to present new findings and three-dimensional views revealing the inner workings of solar storms known as coronal mass ejections. The data will improve the ability to predict how and when these solar tsunamis impact Earth, affecting communication systems, power grids, and other technology. The briefing will take place in the James E. Webb Memorial Auditorium at NASA Headquarters, 300 E St., S.W., and will be carried live on NASA Television.

Briefing participants are:

• Michael Kaiser, project scientist, Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO), NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md.
• Angelos Vourlidas, project scientist, Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation, Naval Research Laboratory in Washington
• Antoinette Galvin, principal investigator, Plasma and Suprathermal Ion Composition instrument, University of New Hampshire in Durham
• Madhulika Guhathakurta, STEREO program scientist, NASA Headquarters

For information about NASA TV, streaming video, downlink and schedule information, visit:

http://www.nasa.gov/ntv

For more information about the STEREO mission, visit:

http://www.nasa.gov/stereo

Ai confini del vento solare

La missione STEREO, la coppia di satelliti lanciata per creare immagini stereoscopiche della superficie solare e misurare il flusso di ioni associato alle esplosioni del nostro astro, è riuscita a "fotografare" la zona non visibile con osservazioni tradizionali costituita dal punto in cui il vento solare, caldo e a velocità ultrasoniche, impatta con la materia interstellare. E' la cosiddetta elioguaina (heliosheath) la zona intermedia tra la bolla del cosiddetto termination shock, la soglia raggiunta la quale il vento cominia a decelerare, e l'eliopausa, il guscio più esterno della eliosfera (una turbolenta bolla dai confini molto variabili), dove il vento solare si placa definitivamente.
Le "osservazioni" della coppia di satelliti STEREO sono avvenute con strumenti che misurano il flusso di atomi resi ormai neutri dalla cessione di energia dovuta alle interazioni con la materia interstellare. Questi atomi rimbalzano allontanandosi dalla eliopausa e ritornano verso le strumentazioni STEREO. Sembra che la nuova "immagine" ottenuta sia servita a chiarire il perché le misurazioni effettuate nella elioguaina dalle sonde Voyager presentavano importanti discrepanze a livello di bilancio energetico.

STEREO CREATES FIRST IMAGES OF THE SOLAR SYSTEM'S INVISIBLE FRONTIER

GREENBELT, Md. -- NASA's sun-focused Solar Terrestrial Relations Observatory, or STEREO, twin spacecraft unexpectedly detected particles from the edge of the solar system last year. This helped scientists map the energized particles where the hot solar wind slams into the cold interstellar medium.
The two STEREO spacecraft were launched in 2006 into Earth's orbit around the sun to obtain stereo pictures of the sun's surface and measure magnetic fields and ion fluxes associated with solar explosions. From June to October 2007, sensors aboard both STEREO spacecraft detected energetic neutral atoms originating from the same spot in the sky, where the sun plunges through the interstellar medium.
Mapping the region by means of neutral, or uncharged, atoms instead of light "heralds a new kind of astronomy using neutral atoms," said Dr. Robert Lin, professor of physics at the University of California, Berkeley and lead for the suprathermal electron sensor aboard the STEREO spacecraft. "You can't get a global picture of this region, one of the last unexplored regions of the heliosphere, through normal telescopes," Lin said. The heliosphere is a bubble in space produced by the solar wind. It stretches from the sun to beyond the orbit of Pluto. The solar wind streams off the Sun in all directions at great speeds. Once beyond the orbit of Pluto, this supersonic wind must slow down to meet the gases in the interstellar medium. As the solar wind slows, it changes direction to form a comet-like tail behind the sun. This subsonic flow region is called the heliosheath.
The results, reported in the July 3 issue of the journal Nature, clear up a discrepancy in the amount of energy dumped into space by the decelerating solar wind. The solar wind was detected when Voyager 2 entered the heliosheath.
Researchers determined that the newly discovered population of ions in
the heliosheath contains about 70 percent of the dissipated energy from the solar wind, exactly the amount unaccounted for by Voyager 2's instruments. The Voyager 2 results also are reported in the July 3 issue of Nature. The Berkeley team concluded that these energetic neutral atoms were originally ions heated up in the termination shock area that lost their charge to cold atoms in the interstellar medium and, no longer hindered by magnetic fields, flowed back toward the sun and into the sensors aboard STEREO. "This is the first mapping of energetic neutral particles from the edge of the heliosphere," Lin said. According to Lin, the neutral atoms are probably hydrogen, which comprise most of the particles in the local interstellar medium.
The charge exchange between hot ions and neutral atoms to generate energetic neutral atoms is well known around the sun and planets, including Earth and Jupiter. Spacecraft have used this as a means of remotely measuring the energy in ion plasmas since neutral atoms travel much farther than ions. NASA plans to launch the Interstellar Boundary Explorer, or IBEX, later this year to more thoroughly map the boundary of the solar system.

For more information about NASA's STEREO mission, visit:

http://www.nasa.gov/stereo

Elettrone staffetta, protoni solari in arrivo

Un semplice ma efficace metodo statistico per anticipare, non foss'altro che per qualche decina di minuti, l'arrivo delle tempeste solari particellari, quelle che in caso di fenomeni particolarmente intensi come le eiezioni coronali vedono il sole trasformarsi in una mitragliatrice di elettroni, protoni e interi atomi ionizzati, i più temuti. Per gli astronauti al lavoro fuori dalla copertura protettiva del campo magnetico terrestre, essere investiti da queste particelle può rappresentare un serio rischio per la salute. Ora sembra che grazie ai dati raccolti dagli analizzatori di particelle del satellite del progetto SOHO, Arik Posner, un ricercatore che lavora per la NASA, sia appunto riuscito a sviluppare una tecnica predittiva che partendo dalla prima avanguardia degli elettroni (che essendo più leggeri possono precedere di parecchio l'arrivo degli ioni), riesce a valutare le possibilità di tempeste più intense, lanciando un allarme che darebbe agli astronauti il tempo di mettersi al riparo e agli operatori dei satelliti, la possibilità di mettere in standby gli strumenti più sensibili. Posner ha verificato la validità delle sue matrici predittive analizzando i dati degli ultimi anni e ogni volta le sue simulazioni riuscivano ad anticipare di diversi minuti (fino a 74) i temibili "proton event". Considerando gli effetti di queste particelle pesanti sulla ionosfera, forse sarebbe possibile trarre qualche indicazione utile anche per l'ascolto, al suolo, di stazioni particolarmente difficili.

The Ions are Coming!
05.25.2007

A scientist using the Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) has found a way to forecast solar radiation storms. The new method offers as much as one hour advance warning, giving astronauts time to seek shelter and ground controllers time to safeguard their satellites when a storm is approaching.
"Solar radiation storms are notoriously difficult to predict—they often take us by surprise," says physicist Arik Posner who developed the technique. "But now we've found a way to anticipate these events." Posner is a member of the research staff of the Southwest Research Institute in San Antonio, Texas; he also works at NASA Headquarters in Washington, DC. His study, Up to one-Hour Forecasting of Radiation Hazards from Solar Energetic Ion Events, appears in the journal Space Weather.
Solar radiation storms are swarms of electrons, protons and heavy ions accelerated to high speed by explosions on the sun. Here on Earth we are protected from these particles by our planet's atmosphere and magnetic field. Astronauts in Earth orbit are fairly safe, too; Earth's magnetic field extends out far enough to shield them. The danger begins when astronauts leave this protective cocoon. The Moon and Mars, for instance, have no global magnetic fields, and "astronauts working on the surface of those worlds could be at risk," says Posner.
"A one hour warning would reduce the odds of an astronaut being caught in a solar storm outside of a lunar habitat, where astronauts are most vulnerable," notes Francis Cucinotta, chief scientist for NASA's Space Radiation Program.
Spacecraft and satellites would also benefit. Subatomic particles striking CPUs and other electronics can cause onboard computers to suddenly reboot or issue nonsense commands. If, say, a satellite operator knows that a storm is coming, he can put his craft in a protective "safe mode" until the storm passes.
The type of particle most feared by astronaut safety experts is the ion, that is, an atom which has lost one or more of its charge-balancing electrons. "Energetic ions can damage tissue and break strands of DNA, causing health problems ranging from nausea to cataracts to cancer," says Cucinotta.
So the goal is to predict when the ions will arrive. The key to that, it turns out, is electrons. "Electrons are always detected ahead of the more dangerous ions," says Posner. This has been known for years, but only recently has Posner's research turned the "electrons first" aspect of radiation storms into a tool for forecasting.
Every radiation storm is a mix of electrons, protons and heavier ions. The electrons, being lighter and faster than the others, race out ahead. They are like heralds proclaiming the ions are coming! Posner realized that by measuring the "rise time and intensity of the initial electron surge" he could tell how many ions were following and when they would arrive.
The key to the breakthrough was the COSTEP instrument onboard SOHO. COSTEP is short for "Comprehensive Suprathermal and Energetic Particle Analyzer." Essentially, the device counts particles coming from the sun and measures their energies.
Posner looked at hundreds of radiation storms recorded by COSTEP between 1996 and 2002, and he was able to construct an empirical, predictive matrix: "Plug electron data into the matrix, and an ion forecast pops out."
The next step was to test his results. He decided to try out the matrix on COSTEP data gathered in 2003, a year he hadn't yet analyzed and which formed no part of the matrix itself. "I applied the matrix to the electron data; it successfully predicted all four major ion storms of 2003 with advance warnings ranging from 7 to 74 minutes."
Posner says the method is not yet perfect. He points out, for instance, the brief seven minute warning for one storm in 2003. "I'd like to improve that," he says. "The matrix also generated three false alarms for 2003—that is, storm alerts followed by weak storms or no storms at all." In those few cases, astronauts would have dashed to safety unnecessarily.
Improvements will come as Posner works his way through even more of COSTEP's rich dataset: "Launched with SOHO in 1995, COSTEP has been operating through an entire solar cycle including the solar maximum in 2001—and it is still going strong," says Prof. Bernd Heber, COSTEP's principle investigator at the University of Kiel in Germany.
The method is currently being considered by planners at the Johnson Space Center in their design of future lunar missions. "Posner's technique reduces the odds of exposure by more than 20 percent compared to current methods, allowing astronauts to venture farther from their outpost," says Cucinotta. "That's good news for both science and exploration."
(http://science.nasa.gov/headlines/y2007/25may_costep.htm?list863652)