Il progetto SunDish ha dimostrato per la prima volta la possibilità di prevedere, con un elevato livello di successo, i brillamenti solari tramite l’osservazione del Sole ad alte frequenze radio con i radiotelescopi dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). Lo studio, pubblicato sulla rivista Scientific Reports, mostra che particolari anomalie spettrali osservate nelle regioni attive del Sole costituiscono un precursore affidabile di brillamenti solari. Le importanti ricadute scientifiche si intrecciano con potenziali implicazioni pratiche volte a raffinare la climatologia spaziale (space weather) e a mitigare le minacce alle nostre tecnologie.
I brillamenti solari (in inglese flare) sono esplosioni di energia paragonabili a quelle di milioni, fino a miliardi, di bombe nucleari, rilasciate in pochi secondi dalle regioni attive del Sole. Se diretta verso di noi, l’energia sprigionata raggiunge la Terra in circa otto minuti sotto forma di onde elettromagnetiche di diverse frequenze, dalle onde radio ai raggi X, causando disturbi alle comunicazioni radio e al segnale di dispositivi come i satelliti GPS. Fino ad oggi, la previsione dei brillamenti solari si è basata principalmente su complessi algoritmi di intelligenza artificiale e su dati provenienti da missioni spaziali. Ora un nuovo progetto basato sulle osservazioni radioastronomiche potrà affiancare e migliorare questi metodi predittivi.
Il Sardinia Radio Telescope di San Basilio mentre osserva il Sole per il progetto Sundish. Si nota l’ombra del fuoco primario coincidente con il centro della parabola. Crediti Inaf/P. Soletta
Un lungo e complesso ciclo di osservazioni solari effettuate in Italia dimostra oggi, per la prima volta, che alcune anomalie nelle onde radio possono prevedere i brillamenti con un discreto anticipo. Lo studio, coordinato dall’astrofisica dell’INAF Sara Mulas, ha prodotto e analizzato, dal 2018 al 2023, 450 mappe solari effettuate in banda K (ovvero a frequenze radio tra i 18 e i 26 GHz). Queste osservazioni hanno fornito dati di alta qualità sulla cromosfera, lo strato dell’atmosfera del Sole posto immediatamente sopra la sua superficie visibile.
Lo studio si inserisce nel progetto SunDish, istituito e coordinato dal ricercatore INAF Alberto Pellizzoni con l’obiettivo di osservare il Sole alle alte frequenze radio (attualmente 18–26 GHz, con l’obiettivo di estendere le osservazioni fino a 100 GHz), con due grandi radiotelescopi dell’Istituto Nazionale di Astrofisica: il Grueff Radio Telescope presso la stazione radioastronomica di Medicina (Bologna) e il Sardinia Radio Telescope situato a San Basilio (Cagliari), appositamente adattati per questo tipo di osservazioni potenzialmente impattanti sulla strumentazione. In particolare, la parabola Grueff ha osservato il Sole con cadenza settimanale, consentendo un adeguato monitoraggio dell’attività solare necessario a ottenere modelli fisici predittivi.
“Fino all’avvio di SunDish”, spiega Simona Righini, tecnologa dell’INAF e coautrice dello studio, ”puntare l’antenna anche solo a poca distanza dal Sole era proibito: si temeva che la radiazione e la concentrazione del calore danneggiassero i ricevitori. Insieme agli ingegneri, abbiamo effettuato test e dimostrato che, grazie all’impiego di opportuni attenuatori, il segnale del Sole si poteva maneggiare senza problemi. Inoltre non si verificavano surriscaldamenti. Nel tempo abbiamo sviluppato e affinato le tecniche di osservazione solare con queste grandi antenne, in precedenza impensabili, e stiamo lavorando a innovazioni che riguardano anche l’antenna INAF di Noto, in Sicilia”.
Immagini del Sole acquisite con il radiotelescopio “Grueff” di Medicina in due epoche distinte. Nella prima riga è mostrato un esempio di regione attiva (24694) che non ha prodotto flare, caratterizzata da uno spettro ripido e da una bassa polarizzazione. Al contrario, la regione attiva 12785 (seconda riga) ha presentato uno spettro più piatto e una polarizzazione più alta. Dopo poche ore, un flare è scaturito da questa stessa regione attiva. Crediti: INAF/S.Mulas, A. Pellizzoni, M. Marongiu, et al./Sci Rep 15, 44237 (2025)
Lo spettro radio del Sole, in condizioni di quiete, appare piuttosto ripido, poiché è dominato dalle emissioni termiche. Quando la ripidità diminuisce bruscamente, a favore di un andamento più piatto, omogeneo e regolare, si manifesta ciò che in gergo si chiama “flattening spettrale” ed è dovuto all’emersione di intensi campi magnetici nella cromosfera solare. Fino ad oggi, questo fenomeno era stato associato a un generico cambiamento di stato delle regioni attive, ma lo studio condotto da Mulas ha dimostrato che, in realtà, il flattening è il precursore di brillamenti successivi.
Si è infatti visto che gli appiattimenti dello spettro si sono verificati fino a 30 ore prima dell’effettiva comparsa dei brillamenti, in ben l’89% dei casi, mentre solo l’11% degli eventi intensi non è preceduto da variazioni spettrali.
“Questo approccio semplice e fisico – evidenzia Pellizzoni – rappresenta un’importante integrazione rispetto ai complessi sistemi di previsione basati su modelli statistici o di machine learning, offrendo un nuovo indicatore diretto dei processi magnetici che anticipano le eruzioni. L’inclusione di ulteriori parametri, come la misura della brillanza della regione attiva e le informazioni magnetiche associate, potrebbe portare la precisione fino al 97%, aprendo prospettive concrete per l’integrazione di questa metodologia nei futuri sistemi operativi di meteorologia spaziale (space weather). Di certo l’INAF può già essere considerato come uno dei principali innovatori in questo campo a livello mondiale”.
L’importanza di questo studio risiede nel fatto che l’interesse scientifico si accompagna a un promettente aspetto pratico, legato alle minacce che l’attività solare comporta. Il Sole dona infatti alla Terra l’energia necessaria allo sviluppo e al mantenimento della vita, attraversando periodi ricorrenti durante i quali produce episodi impulsivi e molto violenti, durante i quali rilascia la sua energia. Ogni undici anni circa, la nostra stella completa un ciclo in cui un minimo solare – caratterizzato da una relativa quiete – è seguito dalla comparsa e dal graduale aumento delle macchie solari fino al massimo solare. In un’alta percentuale di casi, i brillamenti generati in questo contesto di eccitazione energetica sono, a loro volta, precursori di eventi ancora più intensi.
“I brillamenti solari – sottolinea Mulas – possono innescare o, comunque, precedere, in una percentuale media del 50/60% dei casi, che cresce con l’intensità del brillamento stesso, ulteriori fenomeni noti come espulsioni di massa coronale (CME). Si tratta di vere e proprie esplosioni di plasma solare che si propagano attraverso lo spazio interplanetario e possono talvolta raggiungere la Terra, ma – contrariamente ai brillamenti – dopo molte ore o giorni dalla loro espulsione, causando tempeste geomagnetiche, ancora più pericolose per le nostre reti tecnologiche. Le aurore polari rappresentano una manifestazione visibile di questo processo: derivano dall’interazione tra il plasma solare emesso durante una CME, il campo magnetico e l’atmosfera terrestre. Come abbiamo potuto vedere negli ultimi anni, le tempeste più forti possono produrre aurore osservabili anche dalle nostre latitudini”.
“Nella pratica non tutti i brillamenti, anche quelli più intensi, sono accompagnati da una CME per cui cercheremo di raffinare il metodo per poter prevedere anche le espulsioni coronali”, conclude Mulas. “Inoltre, i nostri radiotelescopi possono dedicare solo una frazione del loro tempo alle osservazioni solari; stiamo quindi elaborando metodi osservativi che assicurino la continuità della raccolta dei dati. Questo sarà, anzi, lo scopo di un altro progetto che rappresenta la naturale prosecuzione di SunDish, ovvero Solaris”.
Per ulteriori informazioni:
L’articolo “Correlation between active regions’ spectra at high radio frequencies and solar flare occurrences”, di Sara Mulas, Alberto Pellizzoni, Marco Marongiu, Adriana Marcucci, Simona Righini, Maria Noemi Iacolina, Elise Egron, Giulia Murtas, Matteo Bachetti, Francesco Berrilli, Alessandro Cabras, Roberto Caocci, Gian Luigi Deiana, Salvatore Luigi Guglielmino, Colby Haggerty, Adelaide Ladu, Sara Loru, Andrea Maccaferri, Pasqualino Marongiu, Andrea Melis, Alessandro Navarrini, Alessandro Orfei, Pierluigi Ortu, Mauro Pili, Tonino Pisanu, Giuseppe Pupillo, Andrea Saba, Luca Schirru, Giampaolo Serra, Caterina Tiburzi, Giuseppe Valente, Alessandra Zanichelli, Pietro Zucca, Mauro Messerotti, pubblicato su Scientific Reports.
Sito web progetto SunDish: https://sites.google.com/inaf.it/sundish
Sito web progetto Solaris: https://sites.google.com/inaf.it/solaris