Los científicos pueden haber resuelto misterios de décadas de antigüedad sobre los orígenes del viento solar

Un video compuesto del Observatorio de Dinámica Solar de la NASA y el instrumento ‘Solar Ultraviolet Imager‘ a bordo del’ Geostationary Operational Environmental Satellite-R Seriesde la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) muestra la actividad de los chorros a pequeña escala en la base de la corona solar, o la atmósfera superior del Sol, y su extensión a altitudes superiores. Esto se puede ver en las estructuras onduladas que emanan de la superficie del Sol. Las observaciones se realizaron en el transcurso de aproximadamente 10 horas el 28 de Abril de 2021.
Crédito:
NASA/SDO/GOES-R

Los científicos de la misión ‘Parker Solar Probe’ de la NASA creen que han descubierto los procesos que dan origen a corrientes de partículas cargadas, llamadas viento solar, liberadas de la corona del Sol, o atmósfera superior.

Un equipo dirigido por Nour E. Raouafi del Laboratorio de Física Aplicada (APL) de Johns Hopkins encontró evidencia de que los chorros a pequeña escala en la corona del Sol, impulsados ​​por un proceso llamado reconexión magnética, son responsables del calentamiento y la aceleración del viento solar. Estos mecanismos permiten que el viento solar se eleve a través de la atmósfera solar, escape de la gravedad del Sol y penetre en el Sistema Solar. A través de este proceso, el Sol pierde masa y energía por el viento solar. Este estudio está aceptado para su publicación en el Astrophysical Journal.

Los científicos utilizaron principalmente observaciones de la ‘Parker Solar Probe’ junto con imágenes del Solar Dynamics Observatory (SDO) y el instrumento Solar Ultraviolet Imager (GOES-R/SUVI) de Geostationary Operational Environmental Satellite-R Series, así como datos de campo magnético de alta resolución del Observatorio Solar Big Bear en California para llegar a estas conclusiones.

El Observatorio de Dinámica Solar (SDO) de la NASA muestra chorros a pequeña escala en la base de la corona solar, o la atmósfera superior del Sol. Se pueden ver chorros que emanan de la superficie del Sol. Las observaciones se realizaron en el transcurso de aproximadamente 10 horas el 28 de Abril de 2021.
Crédito:
NASA/SDO

“Estamos entusiasmados con el uso de los datos de Parker junto con observaciones terrestres y espaciales para mejorar nuestra comprensión del viento solar”, dijo Peg Luce, Directora Adjunta de la División de Heliofísica en la sede de la NASA.

«Estos nuevos datos nos muestran cómo se pone en marcha el viento solar en su fuente», dijo Raouafi, líder del estudio y científico del proyecto Parker Solar Probe en APL en Laurel, Maryland. “Puedes ver el flujo del viento solar que se eleva desde pequeños chorros de plasma de un millón de grados por toda la base de la corona. Estos hallazgos tendrán un gran impacto en nuestra comprensión del calentamiento y la aceleración del plasma del viento solar y coronal”.

Comprender el viento solar es fundamental para nuestra comprensión de nuestro Sistema Solar y otros en todo el universo, y es el principal objetivo científico de la misión Parker Solar Probe. Hecho de electrones, protones e iones más pesados, el viento solar recorre el Sistema Solar a aproximadamente 1,6 millones de kph (1 millón de mph), extendiendo el campo magnético del Sol hacia afuera. Cuando el viento solar interactúa con el campo magnético de la Tierra, puede crear impresionantes auroras, así como interrupciones en los sistemas de comunicaciones y GPS. El viento solar y otros vientos estelares también pueden dar forma a los sistemas planetarios al afectar la composición y evolución de las atmósferas planetarias e influir en la habitabilidad de los planetas.

LA RECONEXIÓN MAGNÉTICA IMPULSA LA INYECCIÓN A PEQUEÑA ESCALA

El Sol es famoso por sus espectaculares demostraciones de actividad magnética (eyecciones de masa coronal, erupciones y manchas solares), pero los eventos más pequeños son aún más frecuentes. Pequeños chorros (o «chorros») y puntos brillantes de unos cientos de millas de ancho ocurren continuamente en el Sol, independientemente de la fase de actividad solar, al igual que el viento solar perpetuo.

Las observaciones de Parker mostraron previamente pliegues ubicuos en el campo magnético del viento solar, llamados retrocesos. Los científicos sabían que aprender cómo y dónde se forman estas estructuras ofrecería información sobre la génesis y el calentamiento del propio viento solar.

“Tuvimos observaciones del Sol durante años y años”, dijo Guillermo Stenborg, científico principal de APL y coautor del artículo. «Tratar de comprender lo que observa la ‘Parker Solar Probe’, en particular los retrocesos, nos llevó a tener una nueva mirada a estos datos y descubrir la omnipresencia de los pequeños chorros de plasma coronal caliente».

La reconexión magnética impulsa estos fenómenos de chorro a pequeña escala. La reconexión es un proceso común entre los gases cargados, llamados plasmas, que alimentan las estrellas y llenan el espacio casi vacío.

Estas observaciones mostraron que la reconexión magnética está presente en la atmósfera solar inferior en todo el Sol y, al igual que el viento solar, es omnipresente durante todo el ciclo solar. Por lo tanto, este proceso en curso es un impulsor plausible del viento solar constante, a diferencia de otros fenómenos que aumentan y disminuyen con el ciclo solar de 11 años.

“Los pequeños eventos de reconexión que observamos son, en cierto modo, lo que Eugene Parker, homónimo de la misión Parker Solar Probe, planteó hace años”, agregó Raouafi. “Estamos observando eventos que se encuentran entre una variedad de fenómenos en un espectro de diferentes tamaños. Ese espectro finalmente concluye en las nanollamaradas que predijo Eugene Parker”.

RECONEXIÓN MAGNÉTICA Y CHORRO DE CALOR A PEQUEÑA ESCALA Y ACELERACIÓN DEL VIENTO SOLAR

La reconexión ubicua a pequeña escala tiene dos propósitos: calentar el plasma coronal y producir los chorros impulsivos que impulsan este plasma hacia la corona y el viento solar.

En la reconexión magnética, un campo magnético estresado almacena energía como una cuerda de goma retorcida. Durante la reconexión, que es una reconfiguración del campo magnético, el exceso de energía se libera al plasma en forma de calor, velocidad y ondas. En el caso de jets y jetlets (chorros pequeños), el plasma se libera en forma de haces a lo largo de las líneas abiertas del campo magnético.

“Conectar las mediciones in situ del viento solar de la Parker Solar Probe con la fuente del viento solar fue una tarea muy desafiante”, dijo Daniel Seaton, científico del Southwest Research Institute y coautor del artículo. “Pero la disponibilidad de nuevas imágenes y técnicas de procesamiento de imágenes que revelan mejor las conexiones entre la corona interna y externa marcó una gran diferencia”.

“El campo magnético es el ingrediente principal para la reconexión”, agregó Haimin Wang, profesor distinguido del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey y director del Instituto de Ciencias del Clima Espacial. “Para acceder a los campos magnéticos que impulsan la reconexión magnética en el origen de los chorros coronales, necesitábamos magnetogramas de muy alta resolución como los del Telescopio Solar Goode del Observatorio Solar Big Bear (BBSO). Esperamos que el Telescopio Solar Daniel K. Inouye de 4 metros revele campos magnéticos de mayor resolución, lo que podría resultar en observaciones de mucho más chorro a escalas más pequeñas”.

El análisis de la tasa, masa y energía de los chorros de pequeña escala en la atmósfera del Sol respalda la propuesta de que la actividad omnipresente de los chorros de pequeña escala impulsada por la reconexión magnética puede explicar esencialmente toda la masa y la energía perdidas por el Sol hacia el viento solar. Esencialmente, la masa y la energía que escapan del Sol a través del número estimado de chorros por día es igual a la masa y la energía que el Sol pierde diariamente por el viento solar.

“Al igual que los agricultores pueden encender pequeños fuegos para mantener calientes campos enteros de cultivos durante el duro invierno, el Sol usa pequeños eventos de reconexión para mantener toda la corona caliente y acelerar el viento solar”, dijo Raouafi.

Este avance podría tener implicaciones para el conocimiento de los científicos sobre el Sol y nuestro Sistema Solar, así como otros sistemas solares, en función de características similares en su viento estelar. Con este logro, el equipo de Parker Solar Probe se acerca al objetivo científico principal de la misión.

Parker Solar Probe se desarrolló como parte del programa Living With a Star de la NASA para explorar aspectos del sistema Sol-Tierra que afectan directamente la vida y la sociedad. El programa Living With a Star es administrado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la agencia en Greenbelt, Maryland, para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington. APL diseñó, construyó, administra y opera la nave espacial.

Hechos rápidos:

  • La Parker Solar Probe ha completado recientemente su 14º de 24 encuentros cercanos planificados con el Sol. El primero de los tres encuentros finales más reñidos tendrá lugar el 24 de Diciembre de 2024.
  • Parker ha batido varios récords desde su lanzamiento en Agosto de 2018, convirtiéndose varias veces en el objeto creado por humanos más rápido y el objeto creado por humanos más cercano al Sol. Sus récords actuales son 364 660 mph (583.456 kph) y 5,3 millones de millas (8.48 millones de kilómetros) del Sol, pero eventualmente alcanzará velocidades de 430 000 mph (688.000 kph) y estará a 3,9 millones de millas (6.2 millones de kilómetros) del Sol durante sus últimos encuentros cercanos.
  • Parker cuenta con una tecnología revolucionaria desarrollada en APL, que incluye un escudo térmico que usa ciencia de materiales desarrollado para hipersónicos y un sistema de enfriamiento revolucionario para evitar que la nave espacial se queme en las proximidades del Sol.

Enlaces asociados:

Fuente: Johns Hopins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL)

Artículo original:Scientists May Have Solved Decades-Old Mysteries About the Origins of the Solar Wind‘. Michael Buckley. January 10, 2023.

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En 1972, el Dr. Parker propuso que una multitud de diminutas erupciones solares (demasiado diminutas para poder observarlas con facilidad) estaban calentando la corona. El siguiente artículo lo presenta:

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CSL, IAS, MPS, PMOD / WRC, ROB, UCL / MSS
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