La sonda solar Parker ha llegado a acercarse lo suficiente al Sol como para detectar la fuente responsable del viento solar. Hay que recordar que se genera en la superficie de la estrella. Su incursión ha permitido desvelar detalles que se pierden a medida que el viento solar se aleja de la corona.
La fuente del viento solar analizada como nunca
En un estudio que está publicado en la revista Nature y puede encontrarse al final de este artículo, un equipo de científicos detalla que la sonda solar Parker ha detectado corrientes de partículas de alta energía que encajan con los flujos de supergranulación (algo que hace referencia a la convección del Sol) en los agujeros presentes en la corona. Esto sugiere que esas son las regiones donde se forma lo que se conoce como el viento solar. Los agujeros en la corona están directamente ligadas al campo magnético del Sol.
Es allí donde las líneas del campo magnético emergen de la superficie, sin volver a adentrarse en la estrella. Las líneas abiertas del campo magnético se expanden hacia el exterior y ocupan la mayoría del espacio alrededor del Sol. Estos agujeros están, generalmente, en los polos durante los períodos de tranquilidad del Sol. Por lo que el viento solar rápido que genera no afecta a la Tierra. Sin embargo, cuando nuestra estrella entra en su fase activa, cada once años, cuando su campo magnético se invierte, estos agujeros aparecen en toda su superficie.
Por lo que, como podemos suponer, se forman ráfagas de viento solar que apuntan directamente al planeta. Comprender cómo y dónde se origina el viento solar ayudará a predecir las tormentas solares. Aunque nos dejan auroras espectaculares, también pueden provocar daños en los satélites y en las instalaciones eléctricas en la superficie del planeta. Así que lograr entender cómo funciona este mecanismo tiene una utilidad evidente para nuestra calidad de vida, porque permitirá entender cómo funcionan las tormentas geomagnéticas.
El Sol puede afectar a nuestras comunicaciones
Esas tormentas geomagnéticas son las que nos dejan tanto auroras como la amenaza a nuestras redes de comunicación. Basándose en el análisis del equipo de investigadores, los agujeros coronales son como el grifo de una ducha. Son chorros separados de una manera más o menos similar que surgen de puntos brillantes donde las líneas del campo magnético se alejan (o acercan) a la superficie del Sol. Los científicos plantean que todo tiene que ver con lo que sucede cuando dos campos magnéticos, en direcciones opuestas, coinciden allí.
En esos embudos, que pueden tener longitudes de hasta 30 000 kilómetros, los campos a menudo se rompen y se reconectan, lanzando esas partículas cargadas lejos del Sol. La fotosfera está cubierta de células de convección, explican los investigadores, como en una olla hirviendo, y el flujo de convección más grande es lo que se conoce como supergranulación. Allá donde las células de supergranulación convergen, y se hunden, arrastran el campo magnético que se encuentran a su paso hacia ese embudo en sentido descendente.
El campo magnético se intensifica porque está apelotonado, como si estuviese filtrándose por un desagüe, y la separación de esos pequeños orificios serían los embudos que los investigadores están viendo en los datos de la sonda. la sonda solar Parker ha detectado algunas partículas de energía extremadamente alta, viajando de 10 a 100 veces más rápido que la media del viento solar. Esto permite determinar que el proceso de reconexión magnética (que es el nombre que recibe) es el único causante posible que podría explicarlo.
La sonda solar Parker cumple con su cometido
Cabe recordar que, en 2018, la sonda se lanzó principalmente para intentar encontrar la solución entre dos explicaciones contrapuestas para el origen de las partículas de alta energía que forman el viento solar. En esencia, podía deberse a la reconexión magnética o las ondas de Alfvén. La conclusión es que la reconexión magnética, en esas estructuras en forma de embudo, son las que proporcionan la fuente de energía del viento solar. No procede de todo el agujero coronal, añaden los investigadores. Tiene una subestructura dentro de cada agujero coronal hacia las células de supergranulación.
Por tanto, procede de esas pequeñas bolsas de energía magnética que están asociadas con el flujo de convección. Los resultados, en opinión de los investigadores, son una evidencia robusta de que la reconexión es la responsable. Las estructuras de embudo, seguramente, se corresponden con unas regiones brillantes que se pueden observar, desde la Tierra, en los agujeros coronales. El viento solar llega a la Tierra tras recorrer casi 150 millones de kilómetros. En ese camino, su aspecto cambia mucho en comparación a las inmediaciones del Sol.
Se convierte en un flujo turbulento, y homogéneo, de campos magnéticos mezclados con partículas cargadas que interactúan con el propio campo magnético de la Tierra y liberan su energía eléctrica en las capas altas de la atmósfera. Esto provoca que los átomos se exciten, dando como resultado las coloridas auroras que se pueden observar cerca de los polos, pero también tienen efectos que se adentran en la atmósfera. Los vientos más intensos son lo que se conoce como las tormentas solares, y afectan al entorno de la Tierra.
Cómo logra la sonda solar Parker analizar la fuente del viento solar
La NASA tiene un programa, llamado Living With a Star (viviendo con una estrella), que tiene como objetivo predecir esas tormentas solares y sus consecuencias en el planeta. La sonda Solar Parker se diseñó para determinar el aspecto del viento solar cerca de su fuente, en la fotosfera (que está ceca de la superficie solar) y cómo se aceleran las partículas del viento (que son principalmente núcleos de helio así como protones y electrones, hasta lograr escapar de la gravedad del Sol. Para ello, la sonda tenía que acercarse a menos de 25 o 30 radios solares.
Es decir, a menos de 20 millones de kilómetros. Por debajo de esa distancia, el viento solar está mucho más estructurado y contiene las huellas de su lugar de origen. En 2021, los instrumentos de la sonda recogieron retrocesos en las ondas de Alfvén que parecían asociarse con las regiones donde se genera el viento solar. Al acercarse a 12 radios solares (unos 8,3 millones de kilómetros), los datos dejaban claro que la sonda estaba atravesando chorros de material, en lugar de simples turbulencias, y se determinó su origen.
Los investigadores establecieron que está en las células de supergranulación en la fotosfera, donde el campo magnético se agolpa y forma un embudo hacia el Sol. El hecho de que la sonda detectase partículas de alta energía extremadamente energéticas, en esos chorros, con de decenas a cientos de kiloeletrctronvoltios (keV), frente a unos pocos keV en la mayoría de partículas del viento solar, eran una indicación para los investigadores de que la reconexión magnética acelera las partículas y genera las ondas de Alfvén, que seguramente les dan un empujón extra.
Las ondas de Alfvén y la reconexión magnética
Lo que entienden los investigadores es que los chorros, de ese flujo de reconexión, propician las ondas de Alfvén al propagarse. Es una observación que, en realidad, resulta familiar en el caso de la Tierra y su magnetocola (la cola del campo magnético, en dirección opuesta al Sol), donde se observan procesos familiares. Además, las simulaciones también muestran que el proceso de reconexión magnética es una explicación natural para cómo esas partículas puede llegar a alcanzar energías de kiloelectronvoltios, en lugar de otros mecanismos.
La sonda Solar Parker no será capaz de acercarse al Sol a menos de 8,8 radios solares (unos 6,5 millones de kilómetros) sin freír sus instrumentos. Desde su distancia mínima, los investigadores esperan poder reforzar sus conclusiones, con los datos que se adquieran a esa distancia. El inconveniente es que el Sol está entrando ahora en su máximo solar, y la actividad se vuelve mucho más caótica. Algo que podría enmascarar los proceso que están intentando observar. A la larga, se ha entendido que su lanzamiento se produjo en buen momento.
Al principio, existía el miedo de que la sonda se pudiese enviar en el momento más tranquilo de su ciclo solar. Sin embargo, como explican los propios investigadores, de no haberlo hecho así, es posible que nunca se hubiese llegado a entender el funcionamiento del viento solar. Hubiera sido demasiado complicado. Sea como fuere, la sonda solar Parker tiene mucho recorrido por delante. Todavía está en pleno estudio del Sol y será interesante ver como, en los próximos meses, mejora la comprensión que tenemos de nuestra estrella.
Estudio
El estudio es S. Bale, J. Drake, M. McManus et al.; «Interchange reconnection as the source of the fast solar wind within coronal holes». Publicado en la revista Nature el 7 de junio de 2023. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Phys
