Durante cinco meses a mediados de 2017, Emily Mason hizo lo mismo todos los días. Al llegar a su oficina en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, se sentó en su escritorio, abrió su computadora y miró las imágenes delSol, todo el día, todos los días. "Probablemente revisé los datos de tres o cinco años", calculó Mason. Luego, en octubre de 2017, se detuvo. Se dio cuenta de que había estado buscando algo incorrecto todo el tiempo.
Mason, un estudiante graduado de la Universidad Católica de América en Washington, DC, estaba buscando lluvia coronal: globos gigantes de plasma o gas electrificado, que gotean de la atmósfera exterior del Sol de regreso a su superficie. Pero esperaba encontraren serpentinas de casco, los bucles magnéticos de un millón de millas de alto, llamados así por su parecido con el casco puntiagudo de un caballero, que se puede ver sobresaliendo del Sol durante un eclipse solar. Simulaciones por computadora predijeron que se podría encontrar lluvia coronal allí.del viento solar, el gas que escapa del Sol y sale al espacio, insinuó que podría estar lloviendo, y si pudiera encontrarlo, la física subyacente de la lluvia tendría implicaciones importantes para el misterio de 70 años.de por qué la atmósfera exterior del Sol, conocida como la corona, es mucho más caliente que su superficie. Pero después de casi medio año de búsqueda, Mason simplemente no pudo encontrarla. "Se veía mucho", dijo Mason, "por algo que finalmente nunca sucedióre."
Resultó que el problema no era lo que estaba buscando, sino dónde. En un artículo publicado hoy en el Letras del diario astrofísico Mason y sus coautores describen las primeras observaciones de lluvia coronal en un tipo de bucle magnético más pequeño, previamente ignorado en el Sol. Después de una búsqueda larga y sinuosa en la dirección incorrecta, los hallazgos forjan un nuevo vínculo entre el calentamiento anómalo dela corona y la fuente del lento viento solar: dos de los mayores misterios que enfrenta la ciencia solar en la actualidad
Cómo llueve en el sol
Observado a través de los telescopios de alta resolución montados en la nave espacial SDO de la NASA, el Sol, una bola de plasma caliente, repleta de líneas de campo magnético trazadas por bucles gigantes y ardientes, parece tener pocas similitudes físicas con la Tierra. Pero nuestro hogarPlanet proporciona algunas guías útiles para analizar el tumulto caótico del Sol: entre ellos, la lluvia.
En la Tierra, la lluvia es solo una parte del ciclo del agua más grande, un tira y afloja sin fin entre el empuje del calor y la fuerza de la gravedad. Comienza cuando el agua líquida, acumulada en la superficie del planeta en los océanos, lagos ocorrientes, es calentada por el Sol. Parte de ella se evapora y sube a la atmósfera, donde se enfría y se condensa en nubes. Con el tiempo, esas nubes se vuelven lo suficientemente pesadas como para que la fuerza de la gravedad se vuelva irresistible y el agua vuelva a la Tierra como lluvia, antes de queproceso comienza de nuevo.
En el Sol, dijo Mason, la lluvia coronal funciona de manera similar, "pero en lugar de agua de 60 grados se trata de un plasma de un millón de grados". El plasma, un gas cargado eléctricamente, no se acumula como el agua, peroen su lugar, rastrea los bucles magnéticos que emergen de la superficie del Sol como una montaña rusa en las pistas. En los puntos del pie del bucle, donde se une a la superficie del Sol, el plasma se sobrecalienta de unos pocos miles a más de 1.8 millones de grados Fahrenheit. Luego se expandeel bucle y se reúne en su punto máximo, lejos de la fuente de calor. A medida que el plasma se enfría, se condensa y la gravedad lo atrae por las patas del bucle como lluvia coronal.
Mason estaba buscando lluvia coronal en serpentinas de casco, pero su motivación para mirar allí tenía más que ver con este ciclo subyacente de calentamiento y enfriamiento que la lluvia en sí. Desde al menos mediados de la década de 1990, los científicos han sabido que las serpentinas de casco son unofuente del viento solar lento, una corriente de gas relativamente lenta y densa que escapa del Sol por separado de su contraparte que se mueve rápidamente, pero las mediciones del gas del viento solar lento revelaron que una vez se había calentado a un grado extremo antes de enfriarse y escaparel Sol. El proceso cíclico de calentamiento y enfriamiento detrás de la lluvia coronal, si sucediera dentro de las serpentinas del casco, sería una pieza del rompecabezas.
La otra razón se conecta con el problema del calentamiento coronal: el misterio de cómo y por qué la atmósfera exterior del Sol es unas 300 veces más caliente que su superficie. Sorprendentemente, las simulaciones han demostrado que la lluvia coronal solo se forma cuando se aplica calor al fondo"Si un bucle tiene lluvia coronal sobre él, eso significa que el 10% inferior del mismo, o menos, es donde está ocurriendo el calentamiento coronal", dijo Mason. Los bucles de lluvia proporcionan una barra de medición, un punto de corte para determinardonde se calienta la corona. Comenzar su búsqueda en los bucles más grandes que pudieron encontrar serpentinas de casco gigantes parecía un objetivo modesto y uno que maximizaría sus posibilidades de éxito.
Ella tenía los mejores datos para el trabajo: imágenes tomadas por el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA, o SDO, una nave espacial que ha fotografiado al Sol cada doce segundos desde su lanzamiento en 2010. Pero casi medio año después de la búsqueda, Mason aún no teníaNo había observado ni una sola gota de lluvia en un serpentina de casco. Sin embargo, había notado una gran cantidad de pequeñas estructuras magnéticas, con las que no estaba familiarizada. "Eran realmente brillantes y me llamaban la atención", dijo Mason."Cuando finalmente los miré, efectivamente, llovieron decenas de horas a la vez".
Al principio, Mason estaba tan concentrado en su búsqueda de serpentinas de casco que no hizo nada de las observaciones. "Ella vino a la reunión del grupo y dijo: 'Nunca lo encontré, lo veo todo el tiempo en estas otras estructuras, perono son serpentinas de casco ", dijo Nicholeen Viall, un científico solar de Goddard y coautor del artículo." Y dije: 'Esperen ... esperen. ¿Dónde lo ven? No creo¡alguien ha visto eso antes! '"
Una varilla de medición para calefacción
Estas estructuras diferían de las serpentinas de los cascos de varias maneras. Pero lo más llamativo de ellas era su tamaño.
"Estos bucles eran mucho más pequeños de lo que estábamos buscando", dijo Spiro Antiochos, quien también es físico solar en Goddard y coautor del artículo. "Entonces eso le dice que el calentamiento de la corona está mucho más localizado"de lo que estábamos pensando "
Si bien los hallazgos no dicen exactamente cómo se calienta la corona, "empujan hacia abajo el piso donde podría producirse el calentamiento coronal", dijo Mason. Había encontrado bucles de lluvia que tenían unas 30,000 millas de altura, apenas el dos por cientola altura de algunos de los streamers de casco que estaba buscando originalmente. Y la lluvia condensa la región donde puede estar ocurriendo el calentamiento coronal clave ". Todavía no sabemos exactamente qué está calentando la corona, pero sabemos que tiene que suceder enesta capa ", dijo Mason.
Una nueva fuente para el viento solar lento
Pero una parte de las observaciones no coincidía con las teorías anteriores. Según la comprensión actual, la lluvia coronal solo se forma en bucles cerrados, donde el plasma puede reunirse y enfriarse sin ningún medio de escape. Pero a medida que Mason revisaba los datos, encontró casos en los que se estaba formando lluvia en líneas de campo magnético abierto. Anclado al Sol en un solo extremo, el otro extremo de estas líneas de campo abierto se expulsaba al espacio, y el plasma podía escapar al viento solar. Para explicar la anomalía, Mason y el equipo desarrollaron una explicación alternativa, una que conectaba la lluvia en estas pequeñas estructuras magnéticas con los orígenes del viento solar lento.
En la nueva explicación, la lluvia de plasma comienza su viaje en un circuito cerrado, pero cambia, a través de un proceso conocido como reconexión magnética, a uno abierto. El fenómeno ocurre con frecuencia en el Sol, cuando un circuito cerrado choca conuna línea de campo abierto y el sistema se reconecta a sí mismo. De repente, el plasma sobrecalentado en el circuito cerrado se encuentra en una línea de campo abierto, como un tren que ha cambiado de vía. Parte de ese plasma se expandirá rápidamente, se enfriará y volverá a caer.el Sol como lluvia coronal. Pero otras partes de él escaparán, formando, sospechan, una parte del viento solar lento.
Mason está trabajando actualmente en una simulación por computadora de la nueva explicación, pero también espera que la evidencia observacional que pueda venir pronto lo confirme. Ahora que la Sonda Solar Parker, lanzada en 2018, está viajando más cerca del Sol que cualquier nave espacialantes de él, puede volar a través de ráfagas de viento solar lento que se remonta al Sol, potencialmente, a uno de los eventos de lluvia coronal de Mason. Después de observar la lluvia coronal en una línea de campo abierto, el plasma saliente, escapa al solviento, normalmente se perdería para la posteridad. Pero ya no. "Potencialmente podemos hacer esa conexión con Parker Solar Probe y decir, eso fue todo", dijo Viall.
Excavando a través de los datos
¿En cuanto a encontrar lluvia coronal en serpentinas de casco? La búsqueda continúa. Las simulaciones son claras: la lluvia debería estar allí. "¿Quizás es tan pequeña que no se puede ver?", Dijo Antiochos. "Realmente no lo sabemos."
Pero, de nuevo, si Mason hubiera encontrado lo que estaba buscando, podría no haber hecho el descubrimiento, o haber pasado todo ese tiempo aprendiendo los entresijos de los datos solares.
"Suena como un trabajo duro, pero honestamente es mi cosa favorita", dijo Mason. "Quiero decir que es por eso que construimos algo que toma tantas imágenes del Sol: para que podamos verlos y resolverlo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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