La sonda espacial Parker Solar muy cerca del Sol hace descubrimientos únicos del astro rey

La sonda está revelando detalles que se pierden cuando el viento sale de la corona como una explosión uniforme de partículas cargadas. Es como ver chorros de agua que emanan de un cabezal de ducha a través del chorro de agua que te golpea en la cara.

En un artículo de la revista Nature, un equipo de científicos dirigido por Stuart D. Bale, profesor de física en la Universidad de California, Berkeley, y James Drake de la Universidad de Maryland-College Park, informa que PSP tiene detectó corrientes de partículas de alta energía que coinciden con los flujos de supergranulación dentro de los agujeros coronales, lo que sugiere que estas son las regiones donde se origina el llamado viento solar "rápido".

Nuevos descubrimientos de PSP

Los agujeros coronales son áreas donde las líneas de campo magnético emergen de la superficie sin retroceder hacia adentro, formando así líneas de campo abiertas que se expanden hacia afuera y llenan la mayor parte del espacio alrededor del sol. Estos agujeros suelen estar en los polos durante los períodos de calma del sol, por lo que el viento solar rápido que generan no golpea la Tierra. Pero cuando el sol se vuelve activo cada 11 años a medida que cambia su campo magnético, estos agujeros aparecen por toda la superficie, generando ráfagas de viento solar dirigidas directamente a la Tierra.

Comprender cómo y dónde se origina el viento solar ayudará a predecir las tormentas solares que, si bien producen hermosas auroras en la Tierra, también pueden causar estragos en los satélites y la red eléctrica.

"Los vientos transportan mucha información del sol a la Tierra, por lo que comprender el mecanismo detrás del viento del sol es importante por razones prácticas en la Tierra", dijo Drake. "Eso afectará nuestra capacidad para comprender cómo el sol libera energía y genera tormentas geomagnéticas, que son una amenaza para nuestras redes de comunicación".

Según el análisis del equipo, los agujeros coronales son como cabezales de ducha, con chorros espaciados de manera aproximadamente uniforme que emergen de puntos brillantes donde las líneas de campo magnético entran y salen de la superficie del sol. Los científicos argumentan que cuando los campos magnéticos dirigidos de manera opuesta se cruzan en estos embudos, que pueden tener 29.000 km de ancho, los campos a menudo se rompen y se vuelven a conectar, arrojando partículas cargadas fuera del sol.

"La fotosfera está cubierta por células de convección, como en una olla de agua hirviendo, y el flujo de convección a mayor escala se llama supergranulación", dijo Bale. "Donde estas células de supergranulación se encuentran y descienden, arrastran el campo magnético en su camino hacia este tipo de embudo descendente. El campo magnético se intensifica mucho allí porque simplemente está atascado. Es una especie de bola de campo magnético que baja a un desagüe. Y la separación espacial de esos pequeños desagües, esos embudos, es lo que estamos viendo ahora con los datos de la sonda solar".

Con base en la presencia de algunas partículas de energía extremadamente alta que PSP ha detectado (partículas que viajan de 10 a 100 veces más rápido que el promedio del viento solar), los investigadores concluyen que el viento solo podría generarse mediante este proceso, que se denomina reconexión magnética. El PSP se lanzó en 2018 principalmente para resolver dos explicaciones contradictorias sobre el origen de las partículas de alta energía que componen el viento solar: reconexión magnética o aceleración por plasma u ondas de Alfvén.

"La gran conclusión es que es la reconexión magnética dentro de estas estructuras de embudo lo que proporciona la fuente de energía del rápido viento solar", dijo Bale. "No solo proviene de todas partes en un orificio coronal, está subestructurado dentro de los orificios coronales de estas células de supergranulación. Proviene de estos pequeños paquetes de energía magnética que están asociados con los flujos de convección. Creemos que nuestros resultados son una fuerte evidencia que es la reconexión la que está haciendo eso".

Las estructuras del embudo probablemente correspondan a los chorros brillantes que se pueden ver desde la Tierra dentro de los agujeros coronales, como informó recientemente Nour Raouafi, coautor del estudio y científico del proyecto Parker Solar Probe en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins. APL diseñó, construyó, administra y opera la nave espacial.

Sumergiéndose en el Sol

Cuando el viento solar llega a la Tierra se ha convertido en un flujo homogéneo y turbulento de campos magnéticos entrelazados con partículas cargadas que interactúan con el propio campo magnético de la Tierra y descargan energía eléctrica en la atmósfera superior. Esto excita los átomos, produciendo auroras de colores en los polos, pero tiene efectos que se filtran hacia la atmósfera de la Tierra. Predecir los vientos más intensos, llamados tormentas solares, y sus consecuencias cercanas a la Tierra es una misión del programa Living With a Star de la NASA.

La sonda PSP fue diseñada para determinar cómo se ve este viento turbulento donde se genera cerca de la superficie del sol, o fotosfera, y cómo las partículas cargadas del viento (protones, electrones e iones más pesados, principalmente núcleos de helio) se aceleran para escapar de la gravedad del sol.

Referencia

Stuart Bale, Interchange reconnection as the source of the fast solar wind within coronal holes, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05955-3. www.nature.com/articles/s41586-023-05955-3