La nave espacial Solar Orbiter descubre pequeños aviones que pueden impulsar el viento solar

Agencia Espacial Europea/NASA La nave espacial Solar Orbiter ha detectado una gran cantidad de pequeños chorros de material que escapan de la atmósfera exterior del sol. Cada chorro dura entre 20 y 100 segundos y se dispara plasma a aproximadamente 100 km/s (60 mph) o 360.000 km/h (220.000 mph). Estos chorros podrían ser la tan esperada fuente del viento solar.

Entendiendo el viento solar

El viento solar está formado por partículas cargadas conocidas como plasma, que escapan constantemente del sol. Se propaga a través del espacio interplanetario, chocando contra todo lo que encuentra a su paso. Cuando el viento solar choca con el campo magnético de la Tierra, se produce la aurora boreal.

Aunque el viento solar es una característica fundamental del sol, comprender cómo y dónde se genera cerca del sol ha resultado difícil de alcanzar y ha sido un importante foco de estudio durante décadas. Ahora, con su instrumentación superior, Solar Orbiter nos ha dado un importante paso adelante.

Este mosaico de imágenes muestra una multitud de pequeños chorros de material que escapan de la atmósfera exterior del sol. Las imágenes provienen de la nave espacial Solar Orbiter de la ESA/NASA. Aparecen como rayas oscuras a lo largo de la superficie del Sol en este mosaico. Las imágenes son «negativas», lo que significa que aunque los chorros se muestran oscuros, son destellos brillantes en la superficie del Sol. Crédito de la imagen: ESA/NASA/Solar Orbiter/Equipo EUI; Agradecimientos: Lakshmi Pradeep Cheetah, Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar, CC BY-SA 3.0 IGO

Imágenes de alta resolución de la superficie del sol.

Los datos provienen del Extreme Ultraviolet Imager Instrument (EUI) de Solar Orbiter. Las imágenes del polo sur del sol, tomadas por EUI el 30 de marzo de 2022, revelan un conjunto de características débiles y de corta duración asociadas con pequeños chorros de plasma expulsados ​​de la atmósfera del sol.

«Sólo pudimos detectar estos diminutos chorros gracias a las imágenes de alta resolución y alta frecuencia sin precedentes producidas por EUI», dice Lakshmi Pradeep Chitta, del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar, Alemania, y autor principal del artículo que describe esto. trabajar. . En particular, las imágenes fueron tomadas en el canal ultravioleta extremo del generador de imágenes de alta resolución de EUI, que observa el plasma solar en una magnitud millonésima a una longitud de onda de 17,4 nanómetros.

De particular interés es el hecho de que el análisis muestra que estas características son causadas por la expulsión de plasma de la atmósfera solar.

Esta película fue creada en base a observaciones realizadas por la nave espacial Solar Orbiter de la ESA/NASA el 30 de marzo de 2022, entre las 04:30 y las 04:55. UTCFue lanzado anteriormente el año pasado. Muestra un agujero coronal cerca del polo sur del sol. Un análisis posterior reveló que durante la observación se lanzaron muchos aviones pequeños. Aparecen como pequeños destellos de luz que brillan a través de la imagen. Cada uno de ellos expulsa partículas cargadas, conocidas como plasmas, al espacio. El círculo indica el tamaño de la Tierra en relación con la escala. Crédito de la imagen: ESA/NASA/Solar Orbiter/Equipo EUI; Agradecimientos: Lakshmi Pradeep Cheetah, Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar

Estructuras magnéticas y el viento solar.

Los investigadores saben desde hace décadas que gran parte del viento solar está asociado con estructuras magnéticas llamadas agujeros coronales, regiones donde el campo magnético del sol no regresa al sol. En cambio, el campo magnético se extiende profundamente en el sistema solar.

El plasma puede fluir a lo largo de líneas de campo magnético «abiertas», dirigiéndose hacia el sistema solar y creando el viento solar. Pero la pregunta era: ¿Cómo se disparó el plasma?

La suposición tradicional era que debido a que la corona está caliente, se expandirá naturalmente y parte de ella escapará a lo largo de las líneas de campo. Pero estos nuevos hallazgos observan un agujero coronal que estaba ubicado en el polo sur del sol, y los chorros individuales detectados desafían la suposición de que el viento solar se produce sólo en un flujo continuo y constante.

«Un hallazgo aquí es que este flujo no es muy uniforme, y la ubicuidad de los chorros sugiere que el viento solar de los agujeros coronales puede originarse como un flujo muy esporádico», dice Andre Zhukov, Real Observatorio de Bélgica. , colaborador del trabajo que dirigió la campaña de seguimiento del Solar Orbiter.

La misión Solar Orbiter de la Agencia Espacial Europea encontrará el sol desde dentro de la órbita de Mercurio en su punto más cercano. Fuente: Medialab de la ESA/ATG

Análisis de energía de aeronaves.

La energía asociada con cada plano individual es pequeña. En el extremo superior de los fenómenos coronales se encuentran las erupciones solares de Clase X, y en el extremo inferior se encuentran las llamadas nanollamaradas. Hay mil millones de veces más energía en una llamarada X que en una nanollamarada. Los diminutos chorros detectados por Solar Orbiter son menos energéticos que esto, exudan alrededor de mil veces menos energía que una nanollamarada y dirigen la mayor parte de esa energía a la expulsión de plasma.

Su ubicuidad, que indican las nuevas observaciones, indica que expulsan una gran parte de la materia que vemos en el viento solar. Es posible que haya eventos más pequeños y más frecuentes que hagan más.

«Creo que es un paso importante para encontrar algo en el disco que contribuya definitivamente al viento solar», afirma David Bergmans, Real Observatorio de Bélgica e investigador principal del EUI.

Observaciones futuras e implicaciones más amplias

Actualmente, el Solar Orbiter todavía orbita alrededor del Sol cerca del ecuador. Entonces, en estas observaciones, el EUI mira a través del Polo Sur en un ángulo rasante.

«Es difícil medir algunas de las propiedades de estos pequeños chorros cuando se ven desde el borde, pero en unos años los veremos desde una perspectiva diferente a la de cualquier otro telescopio u observatorio, por lo que eso debería ayudarnos mucho a ambos». » él dice. Daniel Müller, científico del proyecto de la ESA para Solar Orbiter.

Esto se debe a que a medida que avance la misión, también lo hará la nave espacial. Su órbita se inclina gradualmente hacia las regiones polares. Mientras tanto, la actividad en el Sol progresará a lo largo del ciclo solar y comenzarán a aparecer agujeros coronales en diferentes latitudes, proporcionando una nueva perspectiva única.

Todos los participantes estarán entusiasmados de ver qué nuevos conocimientos pueden recopilar, ya que este trabajo se extiende mucho más allá de nuestro sistema solar.

El Sol es la única estrella cuya atmósfera podemos observar con tanto detalle, pero es probable que el mismo proceso esté sucediendo con otras estrellas también. Esto convierte estas observaciones en el descubrimiento de un proceso astrofísico fundamental.

Referencia: “Picoflare Jets Powering the Solar Wind Emerging from a Coronal Hole on the Sun” por LP Chitta, AN Zhukov, D. Berghmans, H. Peter, S. Parenti, S. Mandal, R. Aznar Cuadrado, U. Schühle, L. Triaka, F. Osher, K. Barzyński, E. Buchlin, L. Harra, E. Kraaikamp, ​​​​DM Long, L. Rodriguez, C. Schwanitz, PJ Smith, C. Verbeeck y D.B. Seaton, 24 de agosto de 2023, disponible aquí. Ciencias.
doi: 10.1126/ciencia.ade5801

Solar Orbiter es una misión espacial de cooperación internacional entre la Agencia Espacial Europea y la NASA, y es operada por la Agencia Espacial Europea.