Cuanto más nos alejamos de una fuente de calor, más frío se vuelve el aire. Curiosamente, no se puede decir lo mismo del Sol, pero los científicos de la Universidad de Otago pueden haber explicado una parte clave de por qué.
El líder del estudio, el Dr. Jonathan Squire, del Departamento de Física, dice que la superficie del Sol comienza a 6000 grados C, pero en una corta distancia de unos pocos cientos de kilómetros, de repente se calienta a más de un millón de grados, convirtiéndosesu atmósfera, o corona.
"Esto es tan caliente que el gas escapa de la gravedad del Sol como 'viento solar' y vuela al espacio, chocando contra la Tierra y otros planetas.
"Sabemos por las mediciones y la teoría que el salto repentino de temperatura está relacionado con los campos magnéticos que salen de la superficie del Sol. Pero, no se comprende bien exactamente cómo funcionan estos para calentar el gas; esto se conoce como calentamiento coronalProblema.
"Los astrofísicos tienen varias ideas diferentes sobre cómo la energía del campo magnético podría convertirse en calor para explicar el calentamiento, pero la mayoría tiene dificultades para explicar algún aspecto de las observaciones", dice.
El Dr. Squire y el coautor, el Dr. Romain Meyrand, han estado trabajando con científicos de la Universidad de Princeton y la Universidad de Oxford y descubrieron que dos teorías anteriores se pueden fusionar en una sola para resolver una pieza clave del 'problema'. Los hallazgos del grupo acaban desido publicado en Astronomía de la Naturaleza.
Las teorías populares se basan en el calentamiento causado por la turbulencia y el calentamiento causado por un tipo de onda magnética llamada onda de ciclotrón de iones.
"Ambos, sin embargo, tienen algún problema: la turbulencia lucha por explicar por qué el hidrógeno, el helio y el oxígeno en el gas se calientan tanto como lo hacen, mientras que los electrones permanecen sorprendentemente fríos; aunque la teoría de las ondas magnéticas podría explicar esta característica, no existeNo parece haber suficiente cantidad de ondas provenientes de la superficie del Sol para calentar el gas", dice el Dr. Meyrand.
El grupo usó simulaciones de supercomputadoras de seis dimensiones del gas coronal para mostrar cómo estas dos teorías son en realidad parte del mismo proceso, unidas entre sí por un extraño efecto llamado 'barrera de helicidad'.
Este hecho intrigante fue descubierto en un estudio anterior de Otago, dirigido por el Dr. Meyrand.
"Si imaginamos que el calentamiento del plasma ocurre un poco como el agua que fluye colina abajo, con electrones calentados justo en el fondo, entonces la barrera de helicidad actúa como una presa, deteniendo el flujo y desviando su energía en ondas de ciclotrón de iones. En estemanera, la barrera de la helicidad une las dos teorías y resuelve cada uno de sus problemas individuales", explica.
Para este último estudio, el grupo agitó las líneas del campo magnético en simulaciones y descubrió que la turbulencia creaba las ondas, que luego provocaban el calentamiento.
"Mientras esto sucede, las estructuras y los remolinos que se forman terminan pareciendo extremadamente similares a las mediciones de vanguardia de la nave espacial Parker Solar Probe de la NASA, que recientemente se convirtió en el primer objeto hecho por el hombre en volar hacia la corona.
"Esto nos da la confianza de que estamos capturando con precisión la física clave en la corona, lo que, junto con los hallazgos teóricos sobre los mecanismos de calentamiento, es un camino prometedor para comprender el problema del calentamiento de la corona", dice el Dr. Meyrand.
Comprender más sobre la atmósfera del Sol y el viento solar subsiguiente es importante debido a los profundos impactos que tienen en la Tierra, explica el Dr. Squire.
Los efectos que resultan de la interacción del viento solar con el campo magnético de la Tierra se denominan 'clima espacial', que causa todo, desde la aurora hasta la radiación que destruye los satélites y las corrientes geomagnéticas que dañan la red eléctrica.
"Todo esto proviene, fundamentalmente, de la corona y su calentamiento por campos magnéticos, por lo que además de ser interesante para nuestra comprensión general del sistema solar, la dinámica de la corona solar puede tener un impacto profundo en la Tierra.
"Quizás, con una mejor comprensión de su física básica, seremos capaces de construir mejores modelos para predecir el clima espacial en el futuro, lo que permitirá la implementación de estrategias de protección que podrían evitar, literalmente, miles de millones de dólares dedaño."
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Otago. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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