El mapa sin precedentes de la Nasa sobre el campo magnético del Sol

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Por primera vez, una tríada de misiones de la NASA ha escudriñado la cromosfera solar para obtener mediciones de múltiples alturas de su campo magnético.

Intercalada entre la superficie brillante y la corona solar etérea, la atmósfera exterior del Sol, la cromosfera es un lugar de cambio rápido, donde la temperatura aumenta y los campos magnéticos comienzan a dominar el comportamiento del Sol.

Durante décadas después de su descubrimiento, los observadores solo pudieron ver la cromosfera solar durante unos momentos fugaces: durante un eclipse solar total, cuando un resplandor rojo brillante rodeó la silueta de la Luna.

Las nuevas observaciones, capturadas por dos satélites y el espectropolarímetro de capa cromosférica 2, o misión CLASP2, a bordo de un pequeño cohete suborbital, ayudan a revelar cómo los campos magnéticos en la superficie del Sol dan lugar a las brillantes erupciones en su atmósfera exterior. El artículo se publica en Science Advances.

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Un objetivo principal de la heliofísica, la ciencia de la influencia del Sol en el espacio, incluidas las atmósferas planetarias, es predecir el clima espacial, que a menudo comienza en el Sol pero puede extenderse rápidamente por el espacio para causar interrupciones cerca de la Tierra.

El motor de estas erupciones solares es el campo magnético del Sol, las líneas invisibles de fuerza que se extienden desde la superficie solar hasta el espacio más allá de la Tierra.

Este campo magnético es difícil de ver; solo se puede observar indirectamente, por la luz del plasma, o gas sobrecalentado, que traza sus líneas como los faros de un automóvil que viajan por una carretera lejana. Sin embargo, la forma en que esas líneas magnéticas se organizan, ya sean flojas y rectas o tensas y enredadas, marca la diferencia entre un Sol tranquilo y una erupción solar.

«El Sol es hermoso y misterioso, con una actividad constante provocada por sus campos magnéticos», dijo en un comunicado Ryohko Ishikawa, físico solar del Observatorio Astronómico Nacional de Japón en Tokio y autor principal del artículo.

Idealmente, los investigadores podrían leer las líneas del campo magnético en la corona, donde tienen lugar las erupciones solares, pero el plasma es demasiado escaso para lecturas precisas. (La corona es mucho menos de una milmillonésima parte de la densidad del aire al nivel del mar).

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En cambio, los científicos miden la fotosfera más densamente compacta, la superficie visible del Sol, dos capas por debajo. Luego usan modelos matemáticos para propagar ese campo hacia arriba en la corona. Este enfoque omite la medición de la cromosfera, que se encuentra entre los dos, en cambio, con la esperanza de simular su comportamiento.

Desafortunadamente, la cromosfera ha resultado ser un comodín, donde las líneas del campo magnético se reorganizan de maneras difíciles de anticipar. Los modelos luchan por capturar esta complejidad.

«La cromosfera es un lío caliente», dijo Laurel Rachmeler, ex científica del proyecto de la NASA para CLASP2, ahora en la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, o NOAA. «Hacemos supuestos simplificadores de la física en la fotosfera y supuestos separados en la corona. Pero en la cromosfera, la mayoría de esas suposiciones se rompen «.

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La cromosfera se encuentra entre la fotosfera, o superficie brillante del Sol que emite luz visible, y la corona sobrecalentada, o atmósfera exterior del Sol en la fuente de las erupciones solares. (Centro de vuelos espaciales Goddard, de la Nasa)

Instituciones de EE.UU., Japón, España y Francia trabajaron juntas para desarrollar un enfoque novedoso para medir el campo magnético de la cromosfera a pesar de su desorden. Modificando un instrumento que voló en 2015, montaron su observatorio solar en un cohete de sondeo, llamado así por el término náutico «sonar» que significa medir.

Los cohetes de sondeo se lanzan al espacio para realizar observaciones breves de unos minutos antes de volver a caer a la Tierra. Más asequibles y más rápidos de construir y volar que las misiones satelitales más grandes, también son un escenario ideal para probar nuevas ideas y técnicas innovadoras.

Lanzado desde el campo de misiles White Sands en Nuevo México, el cohete se disparó a una altitud de 274 kilómetros para tener una vista del Sol desde la atmósfera de la Tierra, que de otra manera bloquea ciertas longitudes de onda de luz. Pusieron sus miras en una ‘plage’, el borde de una «región activa» en el Sol donde la fuerza del campo magnético era fuerte, ideal para sus sensores.

Mientras CLASP2 miraba al Sol, el Espectrógrafo de Imágenes de la Región de Interfaz de la NASA o IRIS y el satélite JAXA / NASA Hinode, ambos observando el Sol desde la órbita de la Tierra, ajustaron sus telescopios para mirar en la misma ubicación. En coordinación, las tres misiones se centraron en la misma parte del Sol, pero miraron a diferentes profundidades.

Hinode se centró en la fotosfera, buscando líneas espectrales del hierro neutro formado allí. CLASP2 apuntó a tres alturas diferentes dentro de la cromosfera, bloqueando líneas espectrales de magnesio ionizado y manganeso.

Mientras tanto, IRIS midió las líneas de magnesio en una resolución más alta, para calibrar los datos CLASP2. Juntas, las misiones monitorearon cuatro capas diferentes dentro y alrededor de la cromosfera.

Finalmente, los resultados desembocaron en el primer mapa de múltiples alturas del campo magnético de la cromosfera.

El aspecto más sorprendente de los datos fue lo variada que resultó ser la cromosfera. Tanto a lo largo de la porción del Sol que estudiaron como a diferentes alturas dentro de ella, el campo magnético varió significativamente.

El equipo espera utilizar esta técnica para mediciones magnéticas de múltiples alturas para mapear el campo magnético de toda la cromosfera. Esto no solo ayudaría con nuestra capacidad para predecir el clima espacial, sino que también nos brindará información clave sobre la atmósfera alrededor de nuestra estrella.

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