Las ‘fogatas’ ofrecen pistas sobre el misterio de la calefacción solar


Ciencia y Exploración

27/04/2021
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Las simulaciones por computadora muestran que las erupciones solares en miniatura apodadas ‘fogatas’, descubiertas el año pasado por Solar Orbiter de la ESA, probablemente estén impulsadas por un proceso que puede contribuir significativamente al calentamiento de la atmósfera exterior del Sol, o corona. Si se confirma con más observaciones, esto agrega una pieza clave al rompecabezas de lo que calienta la corona solar, uno de los mayores misterios de la física solar.

Las fogatas son uno de los muchos temas que se discuten en un Primera sesión de resultados de Solar Orbiter en el Asamblea General de la Unión Europea de Geociencias (EGU) hoy.

Calefacción misteriosa

Anatomía del sol

El Sol tiene una característica misteriosa: de alguna manera, la tenue atmósfera exterior contiene gas con una temperatura de un millón de grados, pero la superficie solar está a solo 5500 ° C. La lógica sugiere que si tienes un cuerpo que está muy caliente en el centro y relativamente frío en la superficie, debería estar aún más frío cuanto más te alejes. Pero lo peculiar de la corona del Sol, y de muchas otras estrellas también, es que comienza a calentarse cuanto más te mueves por encima de la superficie. En las últimas décadas se han presentado muchas ideas centradas en el campo magnético del Sol, pero la forma en que se genera, transporta y disipa la energía ha sido una fuente de mucho debate.

Ingrese a Solar Orbiter, con uno de sus objetivos clave para profundizar en este misterio.

Acercándonos a las fogatas solares

Detalles asombrosos ya proporcionados por Extreme Ultraviolet Imager (EUI) de Solar Orbiter ‘imagenes de la primera luz pocos meses después del lanzamiento el año pasado y desde entonces ha revelado más de 1500 pequeñas luces parpadeantes apodadas fogatas. Estas fogatas de corta duración duran entre 10 y 200 segundos y tienen una huella que cubre entre 400 y 4000 km. Los eventos más pequeños y débiles, que no se habían observado antes, parecen ser los más abundantes y representan una estructura fina nunca antes vista de la región donde se sospecha que el misterio del calentamiento tiene sus raíces.

Fogatas modelo

Yajie Chen, estudiante de doctorado de la Universidad de Pekín en China, en colaboración con el profesor Hardi Peter del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar en Alemania y sus colegas, utilizó un modelo de computadora para sumergirse en la física de las fogatas, con primeros resultados emocionantes.

antes dedespués
Modelado de campos magnéticos de fogatas

“Nuestro modelo calcula la emisión, o energía, del Sol como se esperaría que midiera un instrumento real”, explica Hardi. “El modelo generó iluminaciones como las fogatas. Además, traza las líneas del campo magnético, lo que nos permite ver los cambios del campo magnético dentro y alrededor de los eventos de brillo a lo largo del tiempo, lo que nos dice que un proceso llamado reconexión de componentes parece estar funcionando «.

Reconexión es un fenómeno bien conocido por el cual las líneas de campo magnético de dirección opuesta se rompen y luego se vuelven a conectar, liberando energía cuando lo hacen. La reconexión típica ocurre entre líneas de campo que apuntan en direcciones opuestas, pero con la llamada reconexión de componentes, las líneas de campo son casi paralelas, apuntando en una dirección similar, por lo que la reconexión ocurre en ángulos muy pequeños.

“Nuestro modelo muestra que la energía liberada por las iluminaciones a través de la reconexión de componentes podría ser suficiente para mantener la temperatura de la corona solar predicha a partir de las observaciones”, dice Yajie.

Evolución de una fogata solar

“En uno de nuestros estudios de caso, encontramos que el desenrollar una cuerda de fundente [helical magnetic field lines winding around a common axis] en su lugar, inicia el calentamiento ”, añade Hardi. «Es emocionante encontrar estas variaciones, y estamos ansiosos por ver qué más información aportan nuestros modelos para ayudarnos a mejorar nuestras teorías sobre los procesos detrás de la calefacción».

El equipo advierte que es muy temprano. Han utilizado el modelo para observar siete de los eventos más brillantes generados en su simulación, que probablemente corresponden a las fogatas más grandes observadas por EUI. La clave para avanzar en el estudio será observaciones conjuntas entre EUI y el espectrógrafo de imágenes polarimétricas y heliosísmicas (PHI) y de imágenes espectrales del entorno coronal (SPICE) de la nave espacial una vez que la misión científica completa de Solar Orbiter comience en noviembre. PHI revelará el campo magnético del Sol y cómo cambia en la superficie, mientras que SPICE medirá la temperatura y la densidad de la corona.

Trabajo en equipo

También se ha permitido una mayor comprensión de las fogatas al asociarse con el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA, que está en órbita alrededor de la Tierra, para triangular la altura de las fogatas en la atmósfera solar.

“Para nuestra sorpresa, las fogatas están ubicadas muy bajas en la atmósfera solar, a solo unos pocos miles de kilómetros por encima de la superficie solar, la fotosfera”, dice David Berghmans, investigador principal de EUI. “Es muy temprano y todavía estamos aprendiendo mucho sobre las características de las fogatas. Por ejemplo, aunque las fogatas parecen pequeños bucles coronales, su longitud es en promedio un poco corta para su altura, lo que sugiere que solo vemos una parte de estos pequeños bucles. Pero nuestro análisis preliminar también muestra que las fogatas en realidad no cambian su altura durante su vida, lo que las separa de las características similares a las de un jet «.

Comprender las características de las fogatas y su lugar entre otros fenómenos solares conocidos permitirá a los científicos profundizar en el problema del calentamiento por corona solar.

¿Qué sabemos hasta ahora sobre las fogatas solares?

“Qué fantástico tener ya datos tan prometedores que puedan proporcionar una idea de uno de los mayores misterios de la física solar antes de que Solar Orbiter haya comenzado siquiera su fase científica nominal”, dice Daniel Müller, científico del Proyecto Solar Orbiter de la ESA. “Nuestra misión tiene la suerte de construir sobre la base increíble de aquellos que han volado antes, y las teorías y modelos que ya se han presentado durante las últimas décadas. Esperamos ver qué detalles faltantes Solar Orbiter, y la comunidad solar que trabaja con nuestros datos, contribuirán a resolver las preguntas abiertas en este apasionante campo ”.

Solar Orbiter se encuentra actualmente en ‘fase de crucero’, centrado principalmente en la calibración de instrumentos, y comenzará las observaciones coordinadas entre su conjunto de diez instrumentos de detección remota e in situ a partir de noviembre de este año.

Solar Orbiter es una misión espacial de colaboración internacional entre la ESA y la NASA.

Orbitador solar

Notas para editores

Los resultados se discutieron hoy en EGU y están vinculados a las siguientes publicaciones:

«Iluminaciones transitorias a pequeña escala en la tranquila corona solar: un modelo para fogatas observado con Solar Orbiter”De Y. Chen et al, aceptado para su publicación en Astronomía y Astrofísica.

«Luminosidad extrema ultravioleta silenciosa del sol observada por Solar Orbiter / EUI”Por D. Berghmans et al, aceptado para su publicación en Astronomía y Astrofísica

“Estereoscopía de brillos solares ultravioleta extremos y silenciosos observados por Solar Orbiter / EUI” por A. Zhukov et al, presentado a Astronomía y Astrofísica.

Las simulaciones por computadora descritas en esta historia se llevaron a cabo en Max Planck Computing and Data Facility (MPCDF) en Garching, Alemania.

Los recursos para los medios de comunicación para la Asamblea General de EGU 2021 están disponibles en https://www.egu.eu/gamedia/2021/

Para obtener más información, póngase en contacto:
Relaciones con los medios de la ESA
media@esa.int



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Las ‘fogatas’ ofrecen pistas sobre el misterio de la calefacción solar
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