Nuove intuizioni dal catalogo delle particelle energetiche solari

Gli eventi di particelle solari energetiche (SEP) sono esplosioni di particelle energetiche che provengono dal Sole. Sono legati ad attività solari come le esplosioni solari e le espulsioni di massa coronale (CME). Questi eventi possono essere classificati in vari modi, concentrandosi sulle loro caratteristiche principali, come se siano impulsivi o graduali. Gli eventi impulsivi sono solitamente associati a esplosioni, mentre gli eventi graduali sono legati a CME veloci e ampie.

Anche se gli scienziati hanno un'idea generale di dove provengano questi Eventi SEP, ci sono ancora molte domande su come gli ioni e gli Elettroni vengano accelerati e trasportati durante queste occorrenze. Una delle maggiori sfide nella comprensione di questi eventi è che i ricercatori spesso non hanno avuto abbastanza dati osservativi. Le Eruzioni Solari possono riempire grandi parti del sistema solare interno con particelle energetiche, rendendo difficile capire se ciò che osserviamo è dovuto alla fonte delle particelle o a come si diffondono.

Con nuove missioni come Solar Orbiter e Parker Solar Probe, ora abbiamo una grande opportunità per studiare questi eventi da più prospettive di veicoli spaziali. Insieme a missioni più vecchie come SOHO e Wind, così come BepiColombo, questi veicoli spaziali riuniscono una serie di osservazioni. Le loro orbite diverse aiutano gli scienziati a guardare gli eventi SEP da vari angoli, permettendo un'analisi migliore.

#Il Progetto SERPENTINE

La piattaforma di analisi delle particelle solari energetiche per l'eliosfera interna (SERPENTINE) è stata creata per affrontare domande chiave riguardo agli eventi SEP. Finanziato dall'Unione Europea, SERPENTINE utilizza i dati di una flotta di veicoli spaziali nel sistema solare interno per esplorare questi eventi di particelle energetiche e le loro origini. Uno dei principali risultati di questo progetto è un catalogo di eventi SEP che i ricercatori possono usare per ottenere informazioni su questi fenomeni.

Questo articolo discute l'ultimo catalogo di eventi SEP multi-spazio da veicoli spaziali osservati durante il ciclo solare 25. Il catalogo si basa su osservazioni di diversi veicoli spaziali, tra cui Solar Orbiter, Parker Solar Probe, STEREO A, BepiColombo e i veicoli spaziali vicini alla Terra Wind e SOHO. Include parametri cruciali relativi a eventi di Protoni ed elettroni, insieme a dettagli su esplosioni solari associate e esplosioni radio.

#Cosa Contiene il Catalogo

L'ultima versione del catalogo include 45 eventi che si sono verificati tra novembre 2020 e maggio 2023. Questo include una miscela di eventi diffusi e quelli con una diffusione più ristretta. Il catalogo delinea parametri chiave per protoni da 25 MeV e vari livelli di energia degli elettroni. Nota anche i dettagli di base riguardo alle esplosioni solari associate e alle esplosioni radio, così come le posizioni degli osservatori e delle fonti solari.

Un evento si qualifica per l'inclusione nel catalogo se almeno due veicoli spaziali rilevano un evento di protoni notevole. I tempi in cui iniziano gli SEP sono determinati utilizzando un metodo statistico. I tempi di picco e le intensità sono elencati, considerando l'intensità massima osservata globalmente. Quando sono coinvolti più veicoli spaziali, viene preso il primo inizio osservato per quella determinazione.

#Come vengono Osservati gli SEP

I veicoli spaziali in questo progetto hanno strumenti che misurano particelle energetiche. Questo include protoni ed elettroni a diversi livelli di energia. Ad esempio, Solar Orbiter ha rivelatori che misurano particelle, mentre Parker Solar Probe e le missioni STEREO hanno i loro sistemi per raccogliere dati.

Il catalogo fornisce specifici intervalli di energia per diverse particelle catturate da vari veicoli spaziali. Questo aiuta i ricercatori a garantire che le misurazioni che stanno usando siano corrispondenti il più possibile. Gli strumenti hanno capacità leggermente diverse, quindi i ricercatori lavorano per trovare i dati migliori per il confronto.

#Livelli di Energia e Misurazioni

Il catalogo mira a coprire tre combinazioni chiave di energie delle particelle: protoni da 25 MeV e elettroni da 100 keV e livelli di energia più elevati. I dati permettono agli scienziati di visualizzare i parametri SEP catturati dai diversi veicoli spaziali, che lavorano insieme per fornire una visione più completa di questi eventi.

I ricercatori si assicurano anche di identificare esplosioni solari associate e esplosioni radio di tipo II che si verificano durante o dopo gli eventi SEP. Le informazioni sulle esplosioni di solito provengono da osservazioni basate nello spazio. In questo caso, l'osservatorio a raggi X GOES è spesso usato per l'identificazione delle esplosioni.

#Criteri di Selezione degli Eventi

Per garantire l'accuratezza del catalogo degli eventi, i ricercatori hanno criteri specifici per selezionare gli eventi. Partono da eventi di protoni energetici visti nell'intervallo di 25 MeV. Usando un'ispezione visiva dei dati, cercano aumenti significativi nel conteggio delle particelle sopra ai livelli di fondo tipici.

Successivamente, un evento deve essere osservato da almeno due veicoli spaziali diversi. Le posizioni in cambiamento dei veicoli spaziali portano a una varietà di situazioni scientifiche, permettendo lo studio di eventi sia diffusi che a diffusione ristretta.

Il catalogo descrive anche l'osservazione di miglioramenti temporali nei flussi di particelle attraverso i diversi veicoli spaziali coinvolti nella ricerca. Informazioni chiave sulle esplosioni solari sono incluse per quegli eventi in cui è stata osservata un'esplosione.

#Parametri SEP e la Loro Determinazione

Per ogni evento elencato nel catalogo, vengono analizzati più parametri SEP. Questo include i tempi di inizio, i tempi di picco e altre caratteristiche importanti rilevanti per gli eventi.

Per determinare i tempi di inizio, i ricercatori impiegano un metodo statistico chiamato analisi Poisson-CUSUM. Questo metodo aiuta a identificare chiaramente quando le particelle energetiche iniziano a comparire per la prima volta su un veicolo spaziale. La parte finale dell'evento, inclusi i tempi di picco e l'intensità globale, viene anche analizzata con attenzione per fornire dati affidabili.

I ricercatori applicano una media temporale rigorosa per garantire che i tempi visualizzati nel catalogo siano precisi. Questo è cruciale per comprendere il tempismo di questi eventi di particelle energetiche e la loro relazione con le esplosioni solari.

#Associazione con Esplosioni e Esplosioni Radio

Quando viene rilevato un evento SEP, i ricercatori cercano esplosioni solari correlate. Si affidano a diverse fonti per trovare i migliori candidati per esplosioni che potrebbero portare agli eventi di particelle energetiche osservati. Le esplosioni scelte sono di solito quelle che avvengono poco prima o intorno al momento dell'inizio degli SEP e si trovano in una posizione probabile per connettersi col veicolo spaziale osservatore.

L'identificazione di esplosioni radio di tipo II metriche e decametriche è anche una parte importante del catalogo degli eventi. I ricercatori controllano la presenza di queste esplosioni, poiché forniscono ulteriore contesto per gli eventi SEP e possono indicare la presenza di onde d'urto nell'atmosfera solare.

#Riepilogo dei Risultati

Il catalogo SEP multi-spazio fornisce uno sguardo dettagliato su 45 eventi significativi dal ciclo solare 25. All'interno di questi eventi, i ricercatori hanno identificato picchi nelle intensità di protoni ed elettroni che potrebbero essere rilevanti per comprendere le condizioni meteorologiche spaziali.

Il catalogo offre una visione complessiva su come questi eventi di particelle energetiche si diffondono e come possono essere misurati da diversi punti di vista nello spazio. La varietà di strumenti utilizzati e la loro collocazione aiutano gli scienziati ad analizzare i fattori che contribuiscono a queste esplosioni energetiche.

Ogni evento SEP nel catalogo è una collaborazione tra più veicoli spaziali, creando un ricco set di dati disponibile per future ricerche. Questi dati saranno cruciali per migliorare la nostra conoscenza delle dinamiche solari e migliorare la previsione di eventi meteorologici spaziali.

I ricercatori non vedono l'ora di espandere il catalogo man mano che più dati diventeranno disponibili e la comprensione degli eventi SEP continua ad evolversi. Sperano che questo progetto possa servire come risorsa per scienziati e appassionati interessati alla fisica solare e alle sue implicazioni per le previsioni meteorologiche spaziali.

La collaborazione di più veicoli spaziali e l'analisi approfondita degli eventi SEP contribuiscono in modo significativo alla nostra comprensione dell'attività solare e del suo potenziale impatto sulla Terra. Questo lavoro in corso promette di fornire ulteriori indicazioni su come le particelle energetiche interagiscono con il nostro sistema solare, migliorando la nostra comprensione del comportamento del Sole e dei suoi effetti sul nostro pianeta.