La sonda solar Parker de la NASA se lanzó al espacio en agosto de 2018 y pronto se convirtió en la nave espacial más cercana al Sol. Equipada con instrumentos científicos de vanguardia para medir el entorno alrededor de la nave espacial, Parker Solar Probe ha completado tres de los 24 pases planificados a través de partes nunca antes exploradas de la atmósfera del Sol. El 4 de diciembre de 2019, en cuatro artículos en la revista Nature se describe lo que los científicos han aprendido de esta exploración sin precedentes de nuestra estrella, y lo que esperan aprender en los próximos meses.
Estos hallazgos revelan nueva información sobre el comportamiento del material y las partículas que se alejan del Sol, lo que acerca a los científicos a responder preguntas fundamentales sobre la física de nuestra estrella. En la búsqueda para proteger a los astronautas y la tecnología en el espacio, la información que Parker ha descubierto sobre cómo el Sol expulsa constantemente material y energía, lo que ayudará a los científicos a reescribir los modelos que se utilizan para comprender y predecir el clima espacial alrededor de nuestro planeta y comprender el proceso de cómo se crean y evolucionan las estrellas.
“Estos primeros datos de Parker revelan nuestra estrella, el Sol, de formas nuevas y sorprendentes”, dijo Thomas Zurbuchen, administrador asociado de ciencias en la sede de la NASA en Washington. “Observar el Sol de cerca en lugar de hacerlo desde una distancia mucho mayor nos está dando una visión sin precedentes de los fenómenos solares importantes y cómo nos afectan en la Tierra, y nos brinda nuevas ideas relevantes para la comprensión de las estrellas activas en las galaxias. Es solo el comienzo de un momento increíblemente emocionante para la heliofísica con Parker a la vanguardia de los nuevos descubrimientos “.
Aunque nos parezca tranquilo aquí en la Tierra, el Sol es todo menos silencioso. Nuestra estrella es magnéticamente activa, desencadenando poderosas explosiones de luz, inundaciones de partículas que se mueven cerca de la velocidad de la luz y nubes de material magnetizado de miles de millones de toneladas. Toda esta actividad afecta a nuestro planeta, inyectando partículas dañinas en el espacio donde vuelan los satélites y los astronautas, interrumpiendo las comunicaciones y las señales de navegación e incluso, cuando es intenso, provocando cortes de energía. Esto ha estado sucediendo durante toda la vida de 5 mil millones de años del Sol, y continuará dando forma a los destinos de la Tierra y los otros planetas de nuestro sistema solar en el futuro.
“El Sol ha fascinado a la humanidad durante toda nuestra existencia”, dijo Nour E. Raouafi, científico del proyecto de Parker Solar Probe en el Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins en Laurel, Maryland, que construyó y administra la misión para la NASA. “Hemos aprendido mucho acerca de nuestra estrella en las últimas décadas, pero realmente necesitábamos una misión como Parker Solar Probe para entrar en la atmósfera del Sol. Es solo allí donde realmente podemos aprender los detalles de estos complejos procesos solares. Y lo que hemos aprendido solo en estas tres órbitas solares ha cambiado mucho de lo que sabemos sobre el Sol “.
Lo que sucede en el Sol es fundamental para comprender cómo da forma al espacio que nos rodea. La mayor parte del material que escapa del Sol es parte del viento solar, un flujo continuo de material solar que baña todo el sistema solar. Este gas ionizado, llamado plasma, lleva consigo el campo magnético del Sol, extendiéndolo a través del sistema solar en una burbuja gigante que se extiende por más de 10 mil millones de millas.
El viento solar dinámico
Observado cerca de la Tierra, el viento solar es un flujo de plasma relativamente uniforme, con ocasionales caídas turbulentas. Pero en ese punto ya ha recorrido más de noventa millones de millas, y las huellas de los mecanismos exactos del Sol para calentar y acelerar el viento solar han desaparecido. Más cerca de la fuente del viento solar, Parker Solar Probe vio una imagen muy diferente: un sistema complicado y activo.
“La complejidad fue alucinante cuando comenzamos a mirar los datos”, dijo Stuart Bale, de la Universidad de California, Berkeley, director del conjunto de instrumentos FIELDS de Parker Solar Probe, que estudia la escala y la forma de los campos eléctricos y magnéticos. “Ahora me he acostumbrado. Pero cuando les muestro a mis colegas por primera vez, simplemente están impresionados ”. Desde el punto de vista de Parker, a 15 millones de millas del Sol, explicó Bale, el viento solar es mucho más impulsivo e inestable que lo que vemos cerca de la Tierra.
Al igual que el propio Sol, el viento solar está formado por plasma, donde los electrones cargados negativamente se han separado de los iones cargados positivamente, creando un mar de partículas que flotan libremente con carga eléctrica individual. Estas partículas que flotan libremente significan que el plasma transporta campos eléctricos y magnéticos, y los cambios en el plasma a menudo dejan marcas en esos campos. Los instrumentos FIELDS inspeccionaron el estado del viento solar midiendo y analizando cuidadosamente cómo los campos eléctricos y magnéticos alrededor de la nave espacial cambiaron con el tiempo, junto con la medición de ondas en el plasma cercano.
Estas mediciones mostraron reversiones rápidas en el campo magnético y chorros de material repentinos y de movimiento más rápido, todas características que hacen que el viento solar sea más turbulento. Estos detalles son clave para comprender cómo el viento dispersa la energía a medida que fluye lejos del Sol y por todo el sistema solar.
Un tipo de evento en particular atrajo la atención de los equipos científicos: voltea en la dirección del campo magnético, que fluye desde el Sol, incrustado en el viento solar. Estas reversiones, denominadas “conmutaciones”, duran desde unos pocos segundos hasta varios minutos a medida que fluyen sobre la sonda solar Parker. Durante una conmutación, el campo magnético vuelve sobre sí mismo hasta apuntar casi directamente hacia el Sol. Juntos, FIELDS y SWEAP, el conjunto de instrumentos de viento solar liderado por la Universidad de Michigan y administrado por el Observatorio Astrofísico Smithsoniano, midieron grupos de curvas en los primeros dos sobrevuelos de Parker Solar Probe.
“Se han visto olas en el viento solar desde el comienzo de la era espacial, y asumimos que más cerca del Sol las olas se volverían más fuertes, pero no esperábamos verlas organizarse en estos picos de velocidad estructurados coherentes”, dijo Justin Kasper, investigador principal de SWEAP – abreviatura de Solar Wind Electrons Alphas and Protons – en la Universidad de Michigan en Ann Arbor. “Estamos detectando restos de estructuras del Sol que son arrojadas al espacio y cambiando violentamente la organización de los flujos y el campo magnético. . Esto cambiará drásticamente nuestras teorías sobre cómo se calientan la corona y el viento solar “.
Aún no se conoce la fuente exacta de los cambios, pero las mediciones de Parker Solar Probe han permitido a los científicos reducir las posibilidades.
Entre las muchas partículas que fluyen perpetuamente desde el Sol hay un haz constante de electrones que se mueven rápidamente, que circulan a lo largo de las líneas de campo magnético del Sol hacia el sistema solar. Estos electrones siempre fluyen estrictamente a lo largo de la forma de las líneas de campo que se mueven hacia afuera del Sol, independientemente de si el polo norte del campo magnético en esa región en particular apunta hacia o lejos del Sol. Pero la Sonda Solar Parker midió este flujo de electrones que van en la dirección opuesta, volteando hacia el Sol, lo que demuestra que el campo magnético en sí mismo debe doblarse hacia el Sol, en lugar de que la Sonda Solar Parker simplemente encuentre una línea de campo magnético diferente del Sol. eso apunta en la dirección opuesta. Esto sugiere que las curvas son retorcimientos en el campo magnético: perturbaciones localizadas que se alejan del Sol,
Las observaciones de Parker Solar Probe sobre los cambios sugieren que estos eventos se volverán aún más comunes a medida que la nave espacial se acerque al Sol. El próximo encuentro solar de la misión el 29 de enero de 2020 llevará la nave espacial más cerca del Sol que nunca antes, y puede arrojar nueva luz sobre este proceso. Dicha información no solo ayuda a cambiar nuestra comprensión de las causas del viento solar y el clima espacial que nos rodea, sino que también nos ayuda a comprender un proceso fundamental de cómo funcionan las estrellas y cómo liberan energía en su entorno.
Con información de: NASA
