Agencias/Ciudad de México.- La sonda Solar Orbiter, que viaja hacia el Sol, ha resuelto uno de los misterios que intrigan a los científicos sobre nuestra estrella, al realizar la primera observación directa y consistente de un fenómeno llamado latigazo magnético. Los datos registrados aportan “pistas convincentes” sobre el origen de este fenómeno y apuntan a cómo su mecanismo de formación podría ayudar a acelerar el viento solar, el flujo continuo de partículas energéticas que emite la corona solar, según un estudio que publica The Astrophysical Journal Letters.
Esta nave de la NASA y la ESA ha realizado la primera observación de detección remota consistente con un fenómeno magnético llamado latigazo solar: grandes y repentinas desviaciones del campo magnético del viento solar. La nueva observación proporciona una vista completa de la estructura, en este caso confirmando que tiene un carácter en forma de S, como se predijo. Además, la perspectiva global proporcionada por los datos de Solar Orbiter indica que estos campos magnéticos que cambian rápidamente pueden tener su origen cerca de la superficie del Sol.
Si bien varias naves espaciales han volado a través de estas desconcertantes regiones antes, los datos in situ solo permiten una medición en un solo punto y momento. En consecuencia, la estructura y la forma de la curvatura deben deducirse de las propiedades del campo magnético y del plasma medidas en un punto.
Cuando las naves espaciales germano-estadounidenses Helios 1 y 2 volaron cerca del Sol a mediados de la década de 1970, ambas sondas registraron inversiones repentinas del campo magnético solar. Estas inversiones misteriosas siempre fueron abruptas y siempre temporales, y duraron desde unos pocos segundos hasta varias horas antes de que el campo magnético volviera a su dirección original.
Estas estructuras magnéticas también fueron probadas a distancias mucho mayores del Sol por la nave espacial Ulysses a fines de la década de 1990. En lugar de un tercio del radio orbital de la Tierra desde el Sol, donde las misiones Helios hicieron su paso más cercano, Ulysses operó principalmente más allá de la órbita terrestre.
Su número aumentó drásticamente con la llegada de la sonda solar Parker de la NASA en 2018. Esto indicaba claramente que las inversiones repentinas del campo magnético son más numerosas cerca del Sol y llevó a sugerir que fueron causadas por turbaciones en forma de S en el campo magnético. Este comportamiento desconcertante le valió al fenómeno el nombre de latigazos. Se propusieron varias ideas sobre cómo podrían formarse.
El 25 de marzo de 2022, Solar Orbiter estaba a solo un día de un paso cercano del Sol, colocándolo dentro de la órbita del planeta Mercurio, y su instrumento Metis estaba tomando datos. Metis bloquea el resplandor brillante de la luz de la superficie del Sol y toma fotografías de la atmósfera exterior del Sol, conocida como corona. Las partículas en la corona están cargadas eléctricamente y siguen las líneas del campo magnético del Sol hacia el espacio. Las partículas cargadas eléctricamente se llaman plasma.
The new observation was made on 25 March 2022 by @MetisSolar and represents around 33 minutes of data. The structure expands at a speed of 80 km/s, stretching and distorting as it propagates away from the Sun. pic.twitter.com/uvDEqWdskq
— ESA's Solar Orbiter (@ESASolarOrbiter) September 12, 2022
Alrededor de las 20.39 UTC, Metis registró una imagen de la corona solar que mostraba una torcedura distorsionada en forma de S en el plasma coronal. Para Daniele Telloni, del Instituto Nacional de Astrofísica – Observatorio Astrofísico de Torino, se parecía sospechosamente a una curva solar.
Al comparar la imagen de Metis, que había sido tomada en luz visible, con una imagen simultánea tomada por el instrumento Extreme Ultraviolet Imager (EUI) de Solar Orbiter, vio que el cambio de rumbo candidato estaba teniendo lugar sobre una región activa catalogada como AR 12972. Las regiones activas son asociado con las manchas solares y la actividad magnética. Un análisis posterior de los datos de Metis mostró que la velocidad del plasma sobre esta región era muy lenta, como se esperaría de una región activa que aún tiene que liberar su energía almacenada.
Telloni pensó que esto se parecía a un mecanismo generador de cambios propuesto por el profesor Gary Zank, de la Universidad de Alabama en Huntsville. La teoría analizó la forma en que las diferentes regiones magnéticas cerca de la superficie del Sol interactúan entre sí.
Cerca del Sol, y especialmente por encima de las regiones activas, existen líneas de campo magnético abiertas y cerradas. Las líneas cerradas son bucles de magnetismo que se arquean hacia la atmósfera solar antes de curvarse y desaparecer de nuevo en el Sol. Muy poco plasma puede escapar al espacio por encima de estas líneas de campo, por lo que la velocidad del viento solar tiende a ser lenta aquí. Las líneas de campo abierto son al revés, emanan del Sol y conectan con el campo magnético interplanetario del Sistema Solar. Son autopistas magnéticas a lo largo de las cuales el plasma puede fluir libremente y dar lugar al veloz viento solar.
Los autores del estudio demostraron que estos latigazos ocurren cuando hay una interacción entre una región de líneas de campo abiertas y una región de líneas de campo cerradas. A medida que las líneas de campo se juntan, pueden volver a conectarse en configuraciones más estables. Al igual que hacer restallar un látigo, esto libera energía y establece una perturbación en forma de S que viaja al espacio, lo que una nave espacial que pasa registraría como un latigazo.
Junto con un equipo de otros investigadores, construyeron un modelo informático del comportamiento y descubrieron que sus resultados se parecían mucho a la imagen de Metis, especialmente después de incluir cálculos sobre cómo se alargaría la estructura durante su propagación hacia el exterior a través de la corona solar.
“Diría que esta primera imagen de un latigazo magnético en la corona solar ha revelado el misterio de su origen”, dice en un comunicado Telloni, cuyos resultados se publican en un artículo en The Astrophysical Journal Letters.
Este fenómeno ya había sido detectado por las misiones Ulysses y Helios, pero con tecnología del siglo pasado y solo a través de datos “in situ”, recogidos del entorno de las naves, y su explicación se había hecho de manera teórica.
The hunt will be on to find and link more switchbacks to their source on the Sun to better understand these dynamic features and their role in accelerating the solar wind 👉 https://t.co/1xlbvk9SAa#WeAreAllSolarOrbiters #ExploreFarther pic.twitter.com/wEo9p8erzr
— ESA's Solar Orbiter (@ESASolarOrbiter) September 12, 2022
Solar Orbiter está equipada con instrumentos “in situ” y con otros que observan directamente el Sol, lo que ha permitido observar, por primera vez, “en vivo”, uno de estos latigazos, según Rodríguez-Pacheco, investigador principal del Detector de Partículas Energéticas (EPD), uno de los instrumentos de Solar Orbiter, aunque no implicado en este estudio.
Estas misteriosas inversiones del campo magnético, según lo observado por aquellas primeras misiones, “eran siempre bruscas y temporales”, desde unos segundos hasta varias horas, antes de volver a su dirección original, indica la ESA en un comunicado.
La detección indirecta de esos latigazos aumentó en 2018 con los datos proporcionados por la sonda Solar Parker de la Nasa, aún en servicio.
Los datos “apoyan una de las teorías sobre estos latigazos o estructuras raras en el campo magnético, que asocia su origen a la fotosfera y cerca de las manchas solares o regiones activas del Sol”, señaló Rodríguez-Pacheco.
“Diría que esta primera imagen de un latigazo magnético en la corona solar ha revelado el misterio de su origen”, señaló Daniele Telloni, del Observatorio Astrofísico de Turín (Italia) y uno de los firmantes del estudio.
Los latigazos corresponderían a plasma de movimiento muy lento por encima de una región activa del Sol que aún debe liberar su energía almacenada.
Solar Orbiter realizará el 13 de octubre su paso más cercano al Sol, a unos 42 millones de kilómetros, para lo que esta semana sobrevoló Venus, cuando fue alcanzada por una gran eyección de masa coronal.
La sonda no sufrió daños pues está preparada “para este tipo de condiciones tan duras”, dijo Rodríguez-Pacheco, quien destacó la gran intensidad de la eyección, con una velocidad de unos 1.100 kilómetros por segundo, y que se produjo solo unos días después de otra aún más potente, unos 1,300.
A la espera de recibir y analizar todos los datos, el científico señaló que la segunda eyección produjo más partículas de alta energía de lo esperado, lo que se podría deber a que recogió las ya generadas por la primera.
