Fuente solar de partículas peligrosas de alta energía

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

Estas partículas están muy cargadas y, si llegan a la atmósfera de la Tierra, pueden potencialmente interrumpir los satélites y la infraestructura electrónica, además de representar 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 y encontraron que tenían la misma "huella digital" que el plasma ubicado en la parte baja de la corona del Sol, 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) dijo: "En nuestro estudio, hemos observado por primera vez exactamente de dónde provienen las partículas energéticas solares en el Sol. Nuestra evidencia respalda las teorías de que estas partículas altamente cargadas se originan en plasma que se ha mantenido bajo en la atmósfera del Sol 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 duran días. Actualmente, solo podemos proporcionar pronósticos de estos eventos a medida que están ocurriendo, ya que es un gran desafío predecir estos eventos. antes de que ocurran. Al comprender mejor los procesos del Sol, podemos mejorar los pronósticos para 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: "Nuestras observaciones brindan una visión tentadora de dónde proviene el material que produce partículas energéticas solares en algunos eventos del último ciclo solar. comenzando un nuevo ciclo solar, y una vez que se pone en marcha, usaremos las mismas técnicas para ver si nuestros resultados son generalmente verdaderos, o si estos eventos son de alguna manera inusuales.

Tenemos la suerte de que nuestra comprensión de los mecanismos detrás de las tormentas solares y las partículas energéticas solares probablemente avance rápidamente en los próximos años 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, que se están dirigiendo más cerca del Sol que cualquier nave espacial ha estado antes ".

En el estudio, los investigadores utilizaron mediciones del satélite Wind de la NASA, ubicado entre el Sol y la Tierra, para analizar 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 datos de espectroscopía de JAXA, condujo la nave espacial Hinode. (El espectrómetro de imágenes EUV a bordo de la nave espacial fue construido por UCL MSSL y el Dr. Brooks es miembro del equipo de operaciones de la misión en Japón).

Descubrieron que las partículas de energía solar medidas por el satélite Wind tenían la misma firma química, una abundancia de silicio en comparación con el azufre, que el plasma confinado cerca de la parte superior de la cromosfera del Sol. 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 y descubrió que era muy alta, en la región de 245 a 550 Gauss, lo que 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 energéticas solares se liberan del Sol y son aceleradas por erupciones solares (grandes explosiones) o eyecciones de masa coronal,CME, eyecciones de enormes nubes de plasma y campo magnético.

Los últimos hallazgos apoyan la idea de que algunas partículas de energía solar se originan en una fuente diferente a la del viento solar lento (cuyo origen aún se debate), 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.

Las partículas de alta energía liberadas en enero de 2014 provenían de una región volátil del Sol que 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 y era visible para los observadores en la Tierra como una mancha solar, una mancha oscura en la superficie del Sol.

El Space Weather Prediction Center de NOAA / NWS emitió una fuerte alerta de tormenta de radiación en ese momento, pero no se sabe que el evento de partículas energéticas solares haya causado ninguna interrupción dentro de la atmósfera de la Tierra, aunque 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, y fue uno de los más altos jamás registrados en el Sol: 8.2 kG.

Referencia

The source of the major solar energetic particle events from super active region 11944.
David H. Brooks, and Stephanie L. Yardley. Science Advances 03 Mar 2021: Vol. 7, no. 10
DOI: 10.1126/sciadv.abf0068
https://advances.sciencemag.or...