Los científicos de la misión Parker Solar Probe de la NASA han descubierto nuevas e importantes pistas sobre los orígenes del viento solar, una corriente continua de partículas cargadas, liberadas por el Sol, que llena el sistema solar.
Las observaciones de múltiples observatorios espaciales y terrestres muestran que el viento solar podría ser alimentado en gran medida por chorros a pequeña escala, o “jetlets”, en la base de la corona, la atmósfera superior del Sol. Este hallazgo está ayudando a los científicos a comprender mejor el misterio, desde hace 60 años, de que es lo que calienta y acelera el viento solar.
“Estos nuevos datos nos muestran cómo se pone en marcha el viento solar en su origen”, dijo Nour Raouafi, líder del estudio y científico del proyecto Parker Solar Probe en el ohns Hopkins Applied Physics Laboratory (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”.
Estudiar 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 1,5 millones de kilómetros por hora. 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. Con el tiempo, el viento solar y los vientos estelares en otros sistemas solares también pueden afectar a la composición y evolución de las atmósferas planetarias, incluso influyendo en el potencial de habitabilidad de los planetas.
En la Tierra, el viento solar suele ser una brisa constante. Por lo tanto, los científicos han estado buscando una fuente constante en el Sol que pueda alimentar continuamente el viento solar. Sin embargo, los nuevos hallazgos, aceptados para su publicación en el Astrophysical Journal y publicados en ArXiv, muestran que el viento solar podría estar en gran parte energizado y alimentado por chorros individuales que entran en erupción de forma intermitente en la parte inferior de la corona. Aunque cada jetlet es relativamente pequeño, solo unos cientos de kilómetros de largo, su energía y masa colectivas podrían ser suficientes para crear el viento solar.
“Este resultado implica que, esencialmente, todo el viento solar probablemente se libere de manera intermitente, convirtiéndose en un flujo constante de la misma manera que los aplausos individuales en un auditorio se convierten en un rugido constante mientras la audiencia aplaude”, dijo Craig DeForest, físico solar en el Southwest Research Institute en Boulder (Colorado) y coautor del nuevo artículo. “Esto cambia el paradigma de cómo pensamos sobre ciertos aspectos del viento solar”.
Se sabe que los jetlets, que se observaron por primera vez hace más de una década, son causados por un proceso conocido como reconexión magnética, que ocurre cuando las líneas del campo magnético se enredan y se realinean explosivamente. La reconexión es un proceso común en los gases cargados llamados plasmas y se encuentra en todo el universo desde el Sol hasta el espacio cercano a la Tierra y alrededor de los agujeros negros. En la corona solar, la reconexión crea estos chorros de plasma de corta duración que pasan energía y material a la corona superior, que escapa a través del sistema solar como viento solar.
Para estudiar los jetlets y los campos magnéticos, los científicos utilizaron principalmente observaciones del Solar Dynamics Observatory (SDO) y el instrumento Solar Ultraviolet Imager (GOES-R/SUVI) de la serie Geostationary Operational Environmental Satellite-R, así como datos de campos magnéticos de alta resolución del Telescopio Solar Goode en el Observatorio Solar Big Bear (en California). Todo el estudio fue impulsado por un fenómeno observado por primera vez por Parker Solar Probe llamado retroceso: estructuras magnéticas en zig-zag en el viento solar. La combinación de observaciones desde muchos puntos de vista, junto con la alta resolución de esas vistas y las observaciones de cerca de Parker Solar Probe, ayudaron a los científicos a comprender el comportamiento colectivo de los chorros.
“Anteriormente, no pudimos detectar suficientes eventos de este tipo para explicar la cantidad observada de masa y energía que fluye desde el Sol”, dijo Judy Karpen, coautora del artículo y heliofísica en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt (Maryland). “Pero la resolución mejorada de las observaciones y el procesamiento meticuloso de los datos permitieron los nuevos hallazgos”.
Las observaciones mostraron que los chorros están presentes en la atmósfera solar inferior en todo el Sol. Esto los convierte en un impulsor constante del viento solar, a diferencia de otros fenómenos que aumentan y disminuyen con el ciclo de actividad solar de 11 años, como las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal. Además, los científicos calcularon que la energía y la masa producidas por los chorros podrían proporcionar la mayor parte, si no toda, la cantidad de energía y masa observada en el viento solar.
El viento solar fue propuesto por primera vez a fines de la década de 1950 por el científico Eugene Parker, homónimo de la Parker Solar Probe. En 1988, Parker propuso que la corona podría calentarse mediante “nanollamaradas”, pequeñas explosiones en la atmósfera solar. La teoría de Parker finalmente se convirtió en la principal candidata para explicar el calentamiento y la aceleración del viento solar.
“Los pequeños eventos de reconexión que observamos son, en cierto modo, lo que Eugene Parker propuso hace más de tres décadas”, dijo Raouafi. “Estoy convencido de que estamos en el camino correcto para comprender el viento solar y el calentamiento coronal”.
Las observaciones continuas de la Parker Solar Probe y otros instrumentos como el Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere, o PUNCH, y el Telescopio Solar Daniel K. Inouye, ayudarán a los científicos a confirmar si los jetlets son la fuente principal del viento solar.
“Los hallazgos facilitan mucho la explicación de cómo se acelera y calienta el viento solar”, dijo DeForest. “Todavía no hemos terminado con el rompecabezas, pero este es un gran paso adelante para comprender un misterio central de la física solar”.
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 a la vida y a la sociedad. El programa Living With a Star es administrado por el Goddard Space Flight Center de la agencia en Greenbelt (Maryland), para la Science Mission Directorate de la NASA (en Washington). El Johns Hopkins Applied Physics Laboratory diseñó, construyó, administra y opera la nave espacial.
Edición: R. Castro.