Ciencia


Dos misiones espaciales se unen para explicar un enigma solar

La ESA y la NASA intentarán resolver el porqué relacionado con lo disímil que es la temperatura de la atmósfera solar con la de la superficie.

EUROPA PRESS

15 de septiembre de 2023 02:42 PM

El uso combinado de las misiones Solar Orbiter de la ESA y Parker de la NASA está ayudando a resolver el misterio de por qué la atmósfera del Sol es tan caliente en relación a la superficie. Lea: Falsa alarma: no hay antiguos depósitos de hielo de agua en la Luna

Los científicos utilizaron datos tomados cuando la sonda solar Parker tomó muestras del Sol de cerca y el Solar Orbiter de la ESA/NASA lo observó desde más atrás. La atmósfera del Sol se llama corona. Está compuesto por un gas cargado eléctricamente llamado plasma y tiene una temperatura de alrededor de un millón de grados centígrados.

Su temperatura es un misterio perdurable porque la superficie del Sol tiene sólo alrededor de 6.000 grados. La corona debería ser más fría que la superficie porque la energía del Sol proviene del horno nuclear en su núcleo, y las cosas naturalmente se enfrían cuanto más lejos están de una fuente de calor. Sin embargo, la corona es más de 150 veces más caliente que la superficie.

Debe estar funcionando otro método para transferir energía al plasma, pero ¿cuál?. Desde hace mucho tiempo se sospecha que las turbulencias en la atmósfera solar podrían provocar un calentamiento significativo del plasma en la corona. Pero cuando se trata de investigar este fenómeno, los físicos solares se topan con un problema práctico: es imposible recopilar todos los datos que necesitan con una sola nave espacial, explica la ESA en un comunicado.

Hay dos formas de investigar el Sol: teledetección y mediciones in situ. En la teledetección, la nave espacial se coloca a cierta distancia y utiliza cámaras para observar el Sol y su atmósfera en diferentes longitudes de onda. Para las mediciones in situ, la nave espacial vuela a través de la región que desea investigar y toma medidas de las partículas y los campos magnéticos en esa parte del espacio.

Ambos enfoques tienen sus ventajas. La teledetección muestra resultados a gran escala, pero no los detalles de los procesos que ocurren en el plasma. Mientras tanto, las mediciones in situ brindan información muy específica sobre los procesos a pequeña escala en el plasma, pero no muestran cómo afecta esto a gran escala.

Para tener una visión completa, se necesitan dos naves espaciales. Esto es exactamente lo que los físicos solares tienen actualmente en la forma de la nave espacial Solar Orbiter liderada por la ESA y la sonda solar Parker de la NASA. Solar Orbiter está diseñado para acercarse lo más posible al Sol y aún realizar operaciones de detección remota, junto con mediciones in situ.

Parker Solar Probe renuncia en gran medida a la teledetección del Sol para acercarse aún más para sus mediciones in situ.

Pero para aprovechar al máximo sus enfoques complementarios, Parker Solar Probe tendría que estar dentro del campo de visión de uno de los instrumentos de Solar Orbiter. De esta manera, Solar Orbiter podría registrar las consecuencias a gran escala de lo que Parker Solar Probe estaba midiendo in situ.

Daniele Telloni, investigador del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF) en el Observatorio Astrofísico de Turín, forma parte del equipo detrás del instrumento Metis de Solar Orbiter. Metis es un coronógrafo que bloquea la luz de la superficie del Sol y toma fotografías de la corona. Es el instrumento perfecto para mediciones a gran escala, por lo que Daniele comenzó a buscar momentos en los que Parker Solar Probe se alinearía.

Descubrió que el 1 de junio de 2022, las dos naves espaciales estarían en la configuración orbital correcta, casi. Esencialmente, Solar Orbiter estaría mirando al Sol y Parker Solar Probe estaría justo a un lado, tentadoramente cerca pero fuera del campo de visión del instrumento Metis.

Mientras Telloni observaba el problema, se dio cuenta de que todo lo que se necesitaba para que Parker Solar Probe estuviera a la vista era un giro de 45 grados en Solar Orbite y luego apuntarlo ligeramente en dirección opuesta al Sol.

Con la maniobra, Parker Solar Probe entró en el campo de visión y, juntas, las naves espaciales produjeron las primeras mediciones simultáneas de la configuración a gran escala de la corona solar y las propiedades microfísicas del plasma.

Al comparar la tasa recién medida con las predicciones teóricas que han hecho los físicos solares a lo largo de los años, Telloni ha demostrado que es casi seguro que los físicos solares tenían razón al identificar la turbulencia como una forma de transferir energía.

La forma específica en que la turbulencia hace esto no es diferente de lo que sucede cuando se revuelve una taza de café. Al estimular movimientos aleatorios de un fluido, ya sea gaseoso o líquido, se transfiere energía a escalas cada vez más pequeñas, lo que culmina con la transformación de energía en calor. En el caso de la corona solar, el fluido también está magnetizado y, por lo tanto, la energía magnética almacenada también está disponible para convertirse en calor.

Esta transferencia de energía magnética y de movimiento de escalas mayores a menores es la esencia misma de la turbulencia. En las escalas más pequeñas, esto permite que las fluctuaciones interactúen finalmente con partículas individuales, en su mayoría protones, y las calienten.

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