Fuente de partículas peligrosas de alta energía ubicadas en el Sol

La fuente de partículas solares potencialmente peligrosas, liberadas por el Sol a alta velocidad durante tormentas en su atmósfera exterior, ha sido localizada por primera vez. El hallazgo lo hicieron investigadores de UCL y la Universidad George Mason, Virginia, EE. UU.

Una eyección de masa coronal, o CME, que entró en erupción en el espacio el 31 de Agosto de 2012. Aquí se muestra una versión combinada de las longitudes de onda 171 y 304 angstrom tomadas del Observatorio de Dinámica Solar (SDO). 
Fuente:
Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA. 
Crédito: NASA / GSFC / SDO
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Estas partículas están muy cargadas y, si alcanzan la atmósfera de la Tierra, pueden potencialmente interrumpir los satélites y la infraestructura electrónica. Además representan un riesgo de radiación para los astronautas y las personas en aviones. En 1859, durante lo que se conoce como el Evento Carrington, una gran tormenta solar provocó que fallaran los sistemas telegráficos de Europa y América. Con el mundo moderno tan dependiente de la infraestructura electrónica, el potencial de daño es mucho mayor.

Para minimizar el peligro, los científicos buscan comprender cómo se producen estas corrientes de partículas para poder predecir mejor cuándo podrían afectar a la Tierra.

En el nuevo estudio, publicado en ‘Science Advances‘, los investigadores analizaron la composición de las partículas energéticas solares que se dirigían hacia la Tierra. Encontraron que tenían la misma «huella digital» que el plasma ubicado en la parte baja de la corona del Sol. Esto es, cerca de la región media de la atmósfera del Sol, la cromosfera. 

La coautora, la Dra. Stephanie Yardley (Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard de la UCL, MSSL) expresó. “En nuestro estudio hemos observado por primera vez exactamente de dónde provienen las partículas energéticas solares en el Sol. Nuestra evidencia apoya las teorías de que estas partículas altamente cargadas se originan a partir de plasma a baja altura en la atmósfera solar. Dicho plasma se ha mantenido allí por fuertes campos magnéticos. Estas partículas energéticas, una vez liberadas, son aceleradas por erupciones que viajan a una velocidad de algunos miles de kilómetros por segundo.

«Las partículas energéticas pueden llegar a la Tierra muy rápidamente, de varios minutos a unas pocas horas, y estos eventos pueden durar días. Actualmente, solo podemos proporcionar pronósticos de estos eventos a medida que ocurren, ya que es muy difícil predecirlos antes de que ocurran. Al comprender mejor los procesos del Sol, podemos mejorar los pronósticos. Esto permite que, cuando golpee una gran tormenta solar, tengamos tiempo para actuar y reducir los riesgos».

El autor principal, el Dr. David Brooks (Universidad George Mason y Profesor Asociado Honorario en UCL MSSL) dijo lo siguiente. “Nuestras observaciones brindan una visión tentadora de dónde proviene el material que produce partículas energéticas solares en algunos eventos del último ciclo solar. Ahora estamos comenzando un nuevo ciclo solar. Una vez que comience, usaremos las mismas técnicas para ver si nuestros resultados son generalmente ciertos o si estos eventos son de alguna manera inusuales».

“Por suerte nuestra comprensión de los mecanismos detrás de las tormentas solares y las partículas energéticas solares probablemente avance rápidamente en los próximos años. Esto será gracias a los datos que se obtendrán de dos naves espaciales, el ‘Solar Orbiter‘ de la ESA y la ‘Sonda Solar Parker‘ de la NASA. Ambas se están dirigiendo más cerca del Sol que cualquier nave espacial lo haya hecho antes».

En el estudio, los investigadores utilizaron mediciones del satélite Wind de la NASA, ubicado entre el Sol y la Tierra. Con ellas analizaron una serie de corrientes de partículas energéticas solares, cada una con una duración de al menos un día, en Enero de 2014. Compararon esto con los datos de espectroscopía de la nave espacial Hinode de JAXA. (El espectrómetro de imágenes EUV a bordo de la nave espacial fue construido por UCL MSSL. El Dr. Brooks es miembro del equipo de operaciones de la misión en Japón).

Descubrieron que las partículas energéticas solares medidas por el satélite Wind tenían una firma química particular. Esta es, una abundancia de silicio en comparación con el azufre, igual que el plasma confinado cerca de la parte superior de la cromosfera solar. Estas ubicaciones estaban en los «puntos de apoyo» de los bucles coronales calientes. Es decir, en la parte inferior de los bucles de campo magnético y plasma que se extienden hacia la atmósfera exterior del Sol y viceversa.  

Utilizando una nueva técnica, el equipo midió la intensidad del campo magnético coronal en estos puntos de base. Descubrió que era muy alta, en la región de 245 a 550 Gauss. Esto confirma la teoría de que el plasma se retiene en la atmósfera del Sol por fuertes campos magnéticos antes de su lanzamiento al espacio.

Las partículas de energía solar son liberadas por el Sol y son aceleradas por erupciones solares (grandes explosiones) o eyecciones de masa coronal. Son eyecciones de enormes nubes de plasma y campo magnético.  Aproximadamente 100 eventos de partículas energéticas solares ocurren en cada ciclo solar de 11 años, aunque este número varía de un ciclo a otro.

Los últimos hallazgos apoyan la idea de que algunas partículas energéticas solares se originan en una fuente diferente a la del viento solar lento. (El origen de este último aún se debate). Esto es así ya que están confinadas en condiciones específicas en bucles coronales calientes en el núcleo de la región de la fuente. El Sol emite continuamente un viento solar más rápido; su encuentro con la atmósfera terrestre puede generar la aurora boreal.

Imagen del Sol en Enero de 2014, con mancha solar visible. Recortado del original. 
Crédito: Daisuke Tomiyasu
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Las partículas de alta energía liberadas en Enero de 2014 provenían de una región volátil del Sol. Esta tenía frecuentes erupciones solares y CME, y un campo magnético extremadamente fuerte. La región, conocida como 11944, era una de las regiones activas más grandes del Sol en ese momento. Era visible para los observadores en la Tierra como una mancha solar, una mancha oscura en la superficie del Sol (en la foto de la izquierda ).

El Centro de Predicción del Clima Espacial NOAA / NWS emitió una fuerte alerta de tormenta de radiación en ese momento. No se sabe que el evento de partículas energéticas solares haya causado alguna interrupción dentro de la atmósfera de la Tierra. Sin embargo, los sistemas informáticos de la nave espacial Hinode registraron varios impactos de partículas.

Se tomó una medición de la fuerza del campo magnético dentro de la región 11944 en un estudio separado poco después de este período de tiempo. Fue uno de los más altos jamás registrados en el Sol: 8.2kG.

Los investigadores fueron financiados por el programa Hinode de la NASA y UKRI ( UK Research and Innovation).

Enlaces

Fuente: University College London, (UCL).

Artículo original: «Source of hazardous high-energy particles located in the Sun«. March 4, 2021.

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El Evento de Carrington todavía advierte sobre el potencial del Sol, 161 años después

Una eyección de masa coronal brota del Sol el 2 de Diciembre de 2002, vista por el Observatorio Solar y Heliosférico – SOHO.
Crédito: ESA / NASA / SOHO.

El Evento Carrington

El 28 de Agosto de 1859, una serie de manchas solares comenzaron a formarse en la superficie de nuestro padre estelar. Las manchas solares enredaron rápidamente las líneas del campo magnético del Sol en su área y produjeron llamaradas solares brillantes observables. Fueron acompañadas de una, probablemente dos, Eyecciones de Masa Coronal, una de ellas mayor.

La tormenta solar masiva impactó nuestro planeta el 1 y 2 de Septiembre de 1859. Causó una interrupción generalizada de los servicios eléctricos y telegráficos y la aparición de auroras visibles en los trópicos.

El Evento Carrington, como se le conoce coloquialmente, es oficialmente conocido como SOL1859-09-01. Mostró por primera vez la relación potencialmente desastrosa entre el temperamento energético del Sol y la tecnología naciente del siglo XIX. 

También resultó en las primeras observaciones de erupciones solares – por Richard Carrington (por quien se nombra el evento) y Richard Hodgson. Este evento hizo que Carrington se diera cuenta de la relación entre las tormentas geomagnéticas y el Sol.

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La Súper Tormenta durante el Mínimo Solar de 1903

Los puntos rojos marcan avistamientos de auroras durante la tormenta de octubre a Noviembre de 1903. [ ref ].

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Crédito: 
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¿Quieres poder predecir las ráfagas de partículas de alta energía que chocan contra la Tierra desde el Sol, desencadenando dramáticas tormentas geomagnéticas? Luego, primero deberás rastrear los agujeros en la atmósfera exterior del Sol. En un nuevo estudio, los científicos exploran si podemos entrenar computadoras para identificar estos patrones.

El trabajo siguiente lo presenta y contiene recursos sobre los agujeros coronales y el viento solar.

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