Un grupo de científicos solares conocidos como los «Sherpas del viento solar», han viajado hasta los confines del planeta para observar científicamente los eclipses solares totales. Pero hacerlo no es fácil. El grupo liderado por Shadia Habbal, ha tenido que, desde atravesar dunas de arena en el Sahara hasta vigilar osos polares en el Ártico. Dichos eclipses son los momentos fugaces en los que la Luna bloquea completamente al Sol, convirtiendo temporalmente el día en noche. Con las imágenes, han hecho un hallazgo sorprendente sobre el viento del Sol y su tenue atmósfera exterior, la corona. Esta última solo es visible en su totalidad durante un eclipse.
Basados en más de una década de observaciones de eclipses totales en todo el mundo, el equipo notó que la corona mantiene una temperatura bastante constante. Esto tiene lugar a pesar de los cambios dinámicos en la región que ocurren en una rotación de 11 años conocida como ciclo solar. Similarmente, el viento solar, el flujo constante de partículas que el Sol libera de la corona al Sistema Solar, tiene la misma temperatura.
«La temperatura en las fuentes del viento solar en la corona es casi constante durante todo el ciclo solar», dijo Shadia Habbal. Ella es una investigadora solar de la Universidad de Hawai que dirigió el estudio. «Este hallazgo es inesperado porque las estructuras coronales son impulsadas por cambios en la distribución de plasmas magnetizados en la corona. Distribuciones que varían mucho a lo largo del ciclo solar magnético de 11 años».
Utilidad de los hallazgos
Los nuevos hallazgos, publicados en Astrophysical Journal Letters , están ayudando a los científicos a comprender mejor el viento solar. Este es un componente clave del clima espacial que puede afectar el hardware electrónico y las actividades de los astronautas en el espacio. Los resultados también podrían ayudar a los científicos a comprender un antiguo misterio solar. Este consiste en cómo la corona llega a ser un millón de grados más caliente que las capas atmosféricas inferiores.
Más que imágenes bonitas
Créditos: Imagen producida por M. Druckmuller y publicada en Habbal et al. 2021.
Los científicos han utilizado los eclipses solares totales durante más de un siglo para aprender más sobre nuestro universo, lo que incluye varios logros. Desde descifrar la estructura del Sol y los eventos explosivos, encontrar evidencia de la teoría de la relatividad general a incluso descubrir un nuevo elemento: el helio. Los instrumentos llamados coronógrafos pueden imitar eclipses. Sin embargo, no son lo suficientemente buenos para acceder a la extensión completa de la corona que se revela durante un eclipse solar total. En cambio, los astrónomos deben viajar a regiones remotas de la Tierra para observar la corona durante los eclipses. Estos ocurren aproximadamente cada 12 a 18 meses y solo duran unos minutos.
Con viajes a Australia, Libia, Mongolia, Oregón y más allá, el equipo reunió 14 años de imágenes de eclipses solares totales de alta resolución. Capturaron los eclipses usando cámaras equipadas con filtros especializados para ayudarlos a medir las temperaturas de las partículas de la parte más interna de la corona. Ellas son las fuentes del viento solar.
Captando la luz de los iones de Hierro en la corona
Las prominencias están directamente relacionadas con los arcos calientes superpuestos (los bucles grises) en la corona.
Su dinámica impulsa el viento solar variable y las erupciones llamadas eyecciones de masa coronal.
También se cree que las prominencias están directamente relacionadas con los cambios regionales de temperatura en la corona a lo largo de un ciclo solar. Esto se debe, a que aumentan con la actividad solar.
Créditos: Habbal et al. 2021
Los investigadores utilizaron la luz emitida por dos tipos comunes de partículas de hierro cargadas en la corona para determinar la temperatura del material allí. Los resultados mostraron algo sobre la cantidad de partículas más frías, que eran más abundantes y contribuían con la mayor parte del material del viento solar. Inesperadamente eran sorprendentemente consistentes en diferentes momentos durante el ciclo solar. El material escaso más caliente varió mucho más con el ciclo solar, mientras que la velocidad del viento solar varió de 296 a 696 kilómetros por segundo.
«Significa que lo que esté calentando la mayor parte de la corona y el viento solar no depende mucho del ciclo de actividad del Sol». Eso expresó Benjamin Boe, investigador solar de la Universidad de Hawai involucrado en la nueva investigación.
El hallazgo es sorprendente. Sugiere que, si bien la mayoría del viento solar se origina en fuentes que tienen una temperatura aproximadamente constante, puede tener velocidades tremendamente diferentes. «Así que ahora la pregunta es, ¿qué procesos mantienen la temperatura de las fuentes del viento solar en un valor constante?» dijo Habbal.
El Sol dinámico
El equipo también comparó los datos del eclipse con las mediciones tomadas del Explorador de Composición Avanzada de la NASA, o ACE. Esta nave espacial se encuentra en el espacio a 1,6 millones de kilómetros de la Tierra en la dirección del Sol.
ACE también fue esencial para revelar las propiedades del componente dinámico del viento solar. Las velocidades variables del viento dinámico se distinguieron por la variabilidad de los estados de carga del hierro asociados con ellas. Los datos de ACE mostraron algo importante sobre las velocidades de las partículas vistas en el viento solar variable. Estas cambiaron en relación con los estados de carga del hierro asociados con ellas. Se descubrió que las capas de alta temperatura alrededor de eventos llamados prominencias, eran responsables del viento dinámico y la eyección de masa coronal ocasional. Dichas capas fueron descubiertas durante los eclipses. Una eyección de masa coronal es una gran nube de plasma solar y campos magnéticos incrustados liberados al espacio después de una erupción solar.
El equipo no sabe por qué las fuentes del viento solar están a la misma temperatura. Creen que las velocidades varían según la densidad de la región en la que se originaron. La densidad a su vez, está determinada por el campo magnético subyacente. Las partículas de vuelo rápido provienen de regiones de baja densidad y las más lentas de regiones de alta densidad. Es probable que esto se deba a que la energía se distribuye entre todas las partículas de una región. Entonces, en áreas donde hay menos partículas, hay más energía para cada partícula individual. Esto es similar a dividir un pastel de cumpleaños: si hay menos personas, hay más pastel para cada persona.
Conclusión y enfoque futuro
Estos hallazgos brindan nuevos conocimientos sobre las propiedades del viento solar, que es un componente clave del clima espacial. Este último puede afectar los satélites de comunicación espaciales y las plataformas de observación astronómica. El equipo planea continuar viajando por el mundo para observar los eclipses solares totales. Esperan que sus esfuerzos eventualmente arrojen una nueva luz sobre el antiguo misterio solar. ¿Cómo la corona alcanza una temperatura de un millón de grados, mucho más caliente que la superficie solar?
Lecturas recomendadas
- Learn more about ACE
- NASA’s Parker Solar Probe and the Curious Case of the Hot Corona
- Revealing the Physics of the Sun with Parker Solar Probe
Fuente: NASA’s Goddard Space Flight Center.
Artículo original: «Total Solar Eclipses Shine a Light on the Solar Wind with Help from NASA’s ACE Mission«. Mara Johnson-Groh. June 18, 2021.
Material relacionado
Fuente de partículas peligrosas de alta energía ubicadas en el Sol
Fuente: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA.
Crédito: NASA / GSFC / SDO.
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 siguiente artículo lo presenta.
- Fuente de partículas peligrosas de alta energía ubicadas en el Sol. Carlos Costa. Sociedad Astronómica Octante, SAO. Marzo 4, 2021.
El Orbitador Solar: convirtiendo imágenes en física.
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La misión ‘Orbitador Solar’ está haciendo las primeras conexiones directas entre los eventos en la superficie solar y el espacio interplanetario alrededor de la nave espacial. También nos está brindando nuevos conocimientos sobre las ‘fogatas’ solares, el clima espacial y los cometas en desintegración.
- El Orbitador Solar: convirtiendo imágenes en física. Carlos Costa. Sociedad Astronómica Octante, SAO.
Sobre la Corona Solar:
- The Solar Corona, Total Solar Eclipse 2017, NASA/Total Eclipse August 21, 2017/Eclipse 101. Excelente descripción de la Historia y conceptualización de la Corona Solar.
- Multiwavelenght Astronomy, The Sun, our Star. Cool Cosmos. IPAC. El Sol y la Corona en Varias longitudes de onda.
- Solar Eclipses. The Sun. Institute for Astronomy, University of Hawaii.
- Does the corona look different when solar activity is high versus when it’s low? LISA GROSSMAN. Science News. AUGUST , 2017.
- Exploring the Physics of the Corona with Total Solar Eclipse Observations. Shadia R. Habbal. et al.. arXiv:1108.2323v1 [astro-ph.SR] ,11 Aug 2011.
¿Cuál es el mecanismo que mantiene a por lo menos 1 millón de grados a la Corona?
- Strong Evidence For Coronal Heating Theory Presented at 2015 TESS Meeting,Karen C. Fox, NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland. July 30, 2015.
¿Cuál es el interés científico de un eclipse solar total?
- Heliophysics at total solar eclipses. Jay M. Pasachoff. Nature Astronomy 1, Article number: 0190 (2017). 01 August 2017.
- Why is this year’s solar eclipse such a big deal for scientists?Lisa Grossman. Science News. AUGUST 11, 2017.
- Astronomers prepare for 2017 solar eclipse spectacle. Christopher Crockett. Science News. Aug. 16, 2016.
- Measuring the IR solar corona during the 2017 eclipse. P. Bryans et al. 47th meeting of the American Astronomical Society Solar Physics Division, Boulder, Colo., June 3, 2016.
- An airborne infrared spectrometer for solar eclipse observations. J. Samra et al. 47th meeting of the American Astronomical Society Solar Physics Division, Boulder, Colo., June 3, 2016.
- National Eclipse Ballooning Project. A.C. Des Jardins et al. 47thmeeting of the American Astronomical Society Solar Physics Division, Boulder, Colo., June 1, 2016.
- NASA Looks to Solar Eclipse to Help Understand Earth’s Energy System. Kasha Patel, NASA’s Goddard Space Flight Center. July 20, 2017.
- Columbia team to study sun’s inner atmosphere during eclipse. Rudy Keller.Tribune Columbia Daily.
Sobre el aporte que pueden hacer los aficionados
Parece que la ciencia se está utilizando cada vez más, detectores avanzados en enormes telescopios terrestres y espaciales. Uno podría preguntarse: ¿queda algo por aprender de las observaciones realizadas con cámaras digitales montadas en telescopios de ~ 10 cm?
El artículo a continuación lo aborda
- Observando los grandes movimientos solares con ojos pequeños. Carlos Costa. Noviembre 13, 2017.
Curiosidades
¿Por cuánto tiempo más podremos observar eclipses solares totales desde la Tierra?
Sin embargo, con el tiempo, la Luna se alejará, lo que hará que su diámetro angular se reduzca.
Cuando la Luna llena en en el perigeo sea más pequeña que el Sol, ya no podrán ocurrir eclipses solares totales.
Crédito: EHSAN ROSTAMIZADEH DE ASTROBIN.
- Earth’s Final Total Solar Eclipse Will Happen In Less Than A Billion Years. Ethan Siegel. Starts With A Bang / Forbes. August 2017.
