Minimo di Maunder

Il funk solare del XVII secolo era una rarità?

Di Robert Sanders

BERKELEY ? Un misterioso funk solare del XVII secolo, che alcuni hanno collegato alla Piccola Era Glaciale europea e al cambiamento climatico globale, diventa ancora più un enigma in seguito alle nuove osservazioni degli astronomi dell’Università della California, Berkeley.

Per 70 anni, dal 1645 al 1714, i primi astronomi hanno riportato un’attività delle macchie solari quasi nulla. Il numero di macchie solari – aree più fredde sul sole che appaiono scure contro i dintorni più luminosi – è diminuito di mille volte, secondo alcune stime. Anche se oggi l’attività del sole va e viene in un ciclo di 11 anni, non è mai stata così tranquilla da allora.

Dal 1976, quando è stato sottolineato che questo lungo periodo di bassa attività delle macchie solari, il cosiddetto minimo di Maunder, ha coinciso con la parte più fredda della Piccola Era Glaciale in Europa e Nord America, gli astronomi hanno cercato stelle vicine simili al sole per esempi di minimi stellari. Hanno sperato di determinare quanto siano comuni tali minimi e di prevedere il prossimo minimo solare – e forse il prossimo periodo di raffreddamento globale.

Ora, i dati di un gruppo di astronomi della UC Berkeley mettono in dubbio le centinaia di stelle che si pensava fossero esempi di minimi stellari analoghi al periodo tranquillo che il sole ha vissuto 300 anni fa.

In un poster che sarà presentato lunedì 31 maggio alla riunione di Denver dell’American Astronomical Society, lo studente laureato Jason Wright della UC Berkeley mostra che quasi tutte le presunte stelle simili al sole che mostrano un’attività minima sono, infatti, molto più luminose e significativamente diverse dal sole e quindi non esempi di minimi di Maunder. I risultati mettono in discussione tutti gli studi che utilizzano queste stelle per fare inferenze sull’attività del sole e sui futuri minimi, ha detto Wright.

“Le indagini stellari trovano tipicamente che il 10-15% di tutte le stelle simili al sole sono in uno stato inattivo come il minimo di Maunder, il che indicherebbe che il sole trascorre circa il 10% del suo tempo in questo stato”, ha detto Wright. “Ma il nostro studio mostra che la stragrande maggioranza delle stelle identificate come stelle del minimo di Maunder sono ben al di sopra della sequenza principale, il che significa che non sono affatto simili al sole, ma sono stelle evolute o stelle ricche di metalli come ferro e nichel. Fino ad oggi, non abbiamo trovato nessuna stella che sia inequivocabilmente una stella minima di Maunder”

“Pensavamo di sapere come rilevare le stelle minime di Maunder, ma non è così”, ha detto.

La sequenza principale è una regione in cui le stelle normali, a combustione costante, si raggruppano quando vengono tracciate su un grafico del colore rispetto alla luminosità. Quando le stelle invecchiano, tuttavia, diventano più rosse e più luminose – diventando quelle che vengono chiamate stelle subgiganti – e si spostano verso l’alto dalla sequenza principale. Il sole è stato sulla sequenza principale per circa 5 miliardi di anni, da quando si è stabilizzato dopo l’accensione della fusione dell’idrogeno nel suo nucleo, e vi rimarrà per altri 5 miliardi di anni fino a quando inizierà a gonfiarsi e a diventare una subgigante.

“Il fatto è che non abbiamo ancora capito cosa sta succedendo nel nostro sole, come i campi magnetici generano il ciclo solare di 11 anni, o cosa ha causato il minimo magnetico di Maunder”, ha detto il consigliere di Wright, Geoffrey Marcy, professore di astronomia alla UC Berkeley. “In particolare, non sappiamo quanto spesso una stella simile al sole cada in un minimo di Maunder, o quando avverrà il prossimo minimo. Potrebbe essere domani.”

Il calo dell’attività solare tra la fine del XVII e l’inizio del XVIII secolo fu portato all’attenzione del mondo nel 1893 dall’astronomo inglese Edward Walter Maunder, che notò anche un calo nello stesso periodo nell’intensità e nella frequenza dell’aurora boreale, che è causata da tempeste sul sole. Ancora, nel 1976, l’astronomo John Eddy ha rivisto varie prove del minimo di Maunder e ha concluso non solo che era reale, ma ha citato un documento del 1961 che collegava il minimo con un periodo contemporaneo di raffreddamento in tutta Europa, forse a causa della diminuzione dell’energia prodotta dal sole. Il sole, e le stelle come il sole, sono più fioche quando sono inattive.

L’idea di un minimo di Maunder è controversa, tuttavia, perché nessuno sa veramente quanto da vicino si osservava il sole a metà del 1600, appena 40 anni dopo l’invenzione del telescopio. Non esistono registrazioni dell’attività solare prima del minimo di Maunder, anche se un’impennata dell’attività ne segnalò la fine nel 1714.

L’incertezza circonda anche la causa della Piccola Era Glaciale, che iniziò intorno al 1300 e durò per diverse centinaia di anni. Caratterizzata da inverni più freddi del normale ed estati fresche in tutto l’emisfero settentrionale, potrebbe essere stata causata da gas serra e particolati vomitati nell’atmosfera dai vulcani, o da fluttuazioni nella produzione del sole.

Molti esperti di clima prendono sul serio il minimo di Maunder, tuttavia, e gli astronomi hanno messo insieme una lunga lista di stelle che presumibilmente mostrano lo stesso calo di attività, come evidenziato dalla diminuzione delle emissioni dell’elemento calcio nell’atmosfera della stella. L’attività solare è caratterizzata da forti campi magnetici che riscaldano l’atmosfera superiore del sole, o cromosfera, a circa 8.000-10.000 gradi Kelvin, eccitando il calcio ad emettere luce blu.

La questione, ha detto Wright, è se la causa della diminuzione dell’emissione di calcio è un minimo di Maunder stellare o qualcos’altro, come l’età – le stelle girano più lentamente quando invecchiano, perdono la loro dinamo magnetica e non producono più campi magnetici o macchie – o un alto contenuto di metallo. “Ora abbiamo scoperto che non proviene dai minimi di Maunder”, ha detto.

“Quello che gli astronomi hanno ipotizzato è che le stelle simili al sole che attraversano un funk stellare sono in realtà stelle molto, molto vecchie i cui campi magnetici si sono spenti per sempre. Non sono in un temporaneo
maunder minimum, ma in uno permanente. Sono morte”, ha detto Marcy. “Il sole sarà in quello stato tra 4 miliardi di anni o giù di lì.”

“Questo implica che se altre stelle subiscono minimi di Maunder per conto loro, allora o si tratta di un evento raro quasi non rilevato nelle indagini di attività o non è necessariamente indicato da bassi livelli di emissione di calcio…”, ha scritto Wright. Pertanto, ha aggiunto, è necessario qualche altro criterio per discernere quelle stelle in una flessione stellare.

Il problema con le stelle che si pensa siano in un minimo di Maunder è passato inosservato perché non è stato fino al 1998 che il satellite Hipparcos è stato lanciato e ha iniziato a determinare le distanze precise di molte stelle vicine. È stato quindi possibile calcolare la luminosità assoluta di queste stelle e collocarle con precisione su un diagramma colore-luminosità, noto come diagramma di Hertzsprung-Russell.

Wright ha deciso di esaminare sistematicamente le stelle di minimo di Maunder dopo che lui e Marcy hanno notato che molte stelle vicine apparentemente inattive erano in realtà più luminose delle stelle della sequenza principale. Hanno raccolto gli spettri di più di 1.000 stelle vicine per cercare prove di pianeti.

Nella sua analisi, Wright ha usato i dati Hipparcos sulla distanza per determinare la luminosità assoluta di diverse migliaia di stelle vicine rilevate non solo dal California and Carnegie Planet Search Program di Marcy ma anche da altri progetti, come il Mount Wilson H-K Project e Project Phoenix. Ha notato che alcune delle stelle precedentemente identificate come stelle minime di Maunder possono essere stelle ricche di metallo, che bruciano anche più luminose del nostro sole e mostrano meno attività. Ulteriori analisi di stelle vicine sono necessarie per caratterizzare queste stelle tranquille.

Le scoperte, che sono state presentate all’Astrophysical Journal, sono il risultato di un lavoro supportato da Sun Microsystems, dalla National Aeronautics and Space Administration e dalla National Science Foundation.