El pasado septiembre, una nueva región masiva de campo magnético estalló en la superficie del Sol junto a una mancha solar existente. La poderosa colisión de campos magnéticos produjo una serie de potentes erupciones solares, causando condiciones meteorológicas espaciales turbulentas en la Tierra. Estas fueron las primeras erupcionespara ser capturado, en su progreso momento por momento, por el Owens Valley Solar Array EOVSA recientemente ampliado del Instituto Tecnológico de Nueva Jersey NJIT.
Con 13 antenas ahora trabajando juntas, EOVSA pudo hacer imágenes de la llamarada en múltiples frecuencias de radio simultáneamente por primera vez. Esta capacidad mejorada para observar la mecánica de las llamaradas ofrece a los científicos nuevas vías para investigar las erupciones más poderosas en nuestrosistema solar.
"Estas erupciones de septiembre incluyeron dos de los más fuertes del actual ciclo de actividad solar de 11 años, arrojando radiación y partículas cargadas hacia la Tierra que interrumpieron las comunicaciones de radio", dijo Dale Gary, distinguido profesor de física en el Centro de Investigación Solar-Terrestre de NJITCSTR y el director de EOVSA. El último episodio del período, el 10 de septiembre, fue "el más emocionante", agregó.
"La región de la mancha solar apenas pasaba sobre la extremidad solar, el borde del Sol a medida que gira, y pudimos ver la altura comparativa de la llamarada en muchas longitudes de onda diferentes, desde óptica hasta ultravioleta y rayos X, a la radio ", relató." Esta vista brindó una maravillosa oportunidad de capturar la estructura de una gran llamarada solar con todos sus ingredientes ".
Las emisiones de radio son generadas por electrones energéticos acelerados en la corona, la atmósfera superior caliente del Sol. La física solar moderna se basa en observaciones en muchas longitudes de onda; las imágenes de radio complementan esto al observar directamente la aceleración de partículas que impulsa todo el proceso. Al medir la radioespectro en diferentes lugares de la atmósfera solar, especialmente cuando es capaz de hacerlo lo suficientemente rápido como para seguir los cambios durante las erupciones solares, se convierte en un poderoso diagnóstico del entorno solar que cambia rápidamente durante estas erupciones.
EOVSA, que está financiado por la National Science Foundation, es el primer instrumento de imágenes de radio que puede hacer que las imágenes espectrales sean lo suficientemente rápidas, en un segundo, para seguir los rápidos cambios que ocurren en las erupciones solares. Esta capacidad permite el espectro de radiopara medirse dinámicamente en toda la región de quema, para determinar la ubicación de la aceleración de partículas y el mapa donde viajan esas partículas.Las imágenes de erupciones solares en la mayoría de las otras longitudes de onda muestran solo las consecuencias del calentamiento por las partículas aceleradas, mientras que la emisión de radio puede mostrar directamente las partículassí mismos.
"Uno de los grandes misterios de la investigación solar es comprender cómo el Sol produce partículas de muy alta energía en tan poco tiempo", señaló Gary. "Pero para responder a esa pregunta, debemos tener un diagnóstico cuantitativo de las partículas yel medio ambiente, especialmente el campo magnético que está en el corazón de la liberación de energía. EOVSA lo hace posible en las longitudes de onda de radio por primera vez ".
Gary presentó los nuevos hallazgos de EOVSA esta semana en la reunión de la Cumbre Trienal Tierra-Sol TESS, que reúne a la división de física solar de la Sociedad Astronómica Americana AAS y la sección de física solar y aeronáutica de la Unión Geofísica Americana AGU.
"Los nuevos resultados de EOVSA han despertado mucho interés en la reunión TESS", dijo Bin Chen, profesor asistente de física en CSTR, quien preside una sesión centrada en la intensa actividad solar que ocurrió el pasado septiembre ". Varios expertos enla reunión comentó que estos resultados agregarían ideas fundamentalmente nuevas en la comprensión de la liberación de energía y la aceleración de partículas en las erupciones solares ".
Entre otros descubrimientos, los científicos de EOVSA han aprendido que las emisiones de radio en una bengala se extienden sobre una región mucho más grande de lo que se sabía anteriormente, lo que indica que las partículas de alta energía se transportan rápidamente en grandes cantidades a través de la "burbuja" explosiva de campo magnético llamadaeyección de masa coronal CME.
"Esto es importante porque las CME generan ondas de choque que aceleran aún más las partículas que son peligrosas para las naves espaciales, los astronautas e incluso las personas en aviones que vuelan rutas polares. Hasta la fecha, sigue siendo un misterio cómo estas ondas de choque solo aceleran las partículas, porque la física esno entendido ", dijo." Una de las teorías es que las partículas 'semilla' deben estar presentes en la región de choque, lo que puede generar las ondas necesarias para una mayor aceleración. Hace mucho tiempo se especuló que las llamaradas, que se sabe que aceleran las partículas, pueden proporcionarlos. Observaciones anteriores, principalmente con rayos X, siempre muestran aquellas partículas confinadas a alturas muy bajas y no se ha entendido cómo esas partículas podrían llegar al choque. Las imágenes de radio muestran evidencia de partículas en una región mucho más grande, dándoles más oportunidades de obtener acceso a la región de choque ".
Las manchas solares son el generador principal de las erupciones solares, las explosiones repentinas y potentes de radiación electromagnética y partículas cargadas que explotan en el espacio durante las explosiones en la superficie del Sol. Su movimiento de giro hace que se acumule energía que se libera en forma de erupciones.
EOVSA fue diseñado para hacer imágenes de radio de alta resolución de destellos cadencia de 1 segundo, regiones de manchas solares cadencia de 20 minutos, el sol completo algunas por día y cientos de frecuencias en una banda de frecuencia amplia, haciendoes el primer instrumento solar capaz de medir el espectro radioeléctrico de punto a punto en la región de quema.
"Estamos trabajando en una tubería de calibración e imagen para generar automáticamente imágenes de microondas observadas por EOVSA y ponerlas a disposición de la comunidad en el día a día", agregó Chen, quien lidera el esfuerzo de la tubería de EOVSA.
"La revelación más inesperada hasta ahora de EOVSA es lo que vemos en las frecuencias de radio más bajas", señaló Gary. "Las observaciones de destellos basados en altas frecuencias de radio y basadas en observaciones de rayos X muestran un destello relativamente pequeño,región compacta a pesar de que vemos evidencia de calentamiento en un área mucho más grande. Aunque tuvimos observaciones raras del pasado que parecían mostrar grandes fuentes de radio, EOVSA ahora ha hecho que sea rutinario la imagen de grandes fuentes de radio que son aún más grandes a frecuencias más bajas."
Inicialmente, él y sus colegas no pudieron acceder a estas nuevas regiones, sin embargo. Después de completar la matriz, se dieron cuenta de que las torres de teléfonos celulares en el Valle de Owens estaban causando niveles de interferencia de radiofrecuencia mucho más altos de lo esperado. Como resultado, diseñaron filtros de "muesca" que fueron capaces de cortar las frecuencias más afectadas por las torres celulares.
"Esto es importante porque se producen muchas ráfagas de radio solar interesantes en el rango de la torre de la celda 1.9-2.2 GHz. Son las frecuencias más bajas las que mejor muestran este fenómeno nuevo y no bien entendido de grandes fuentes", dijo Gary."De alguna manera, las partículas aceleradas se transportan a un volumen mucho mayor de la corona de lo que pensábamos".
Con nuevos fondos de la NASA, Gary y sus colegas medirán el espectro de radio resuelto espacialmente de las erupciones solares, determinarán los parámetros de partículas y plasma en función de la posición y el tiempo, y luego usarán modelos tridimensionales, que su grupo ha desarrollado, para comprender completamente la aceleración inicial y el transporte posterior de partículas de alta energía.
El Sol atraviesa ciclos de actividad de 11 años, y el año pasado puede haber proporcionado los últimos destellos que veremos en los próximos cuatro o cinco años ", dijo Gary." Durante los próximos años, enfocaremos nuestros esfuerzospara mejorar las regiones de manchas solares activas y las imágenes de disco completo con la matriz. Esta imagen en una escala espacial más grande es más desafiante, pero podría ser igual de importante, ya que las características a mayor escala gobiernan la influencia del Sol en la atmósfera de la Tierra y el viento solar."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Nueva Jersey . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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