Solar Orbiter, la misión más ambiciosa de la Agencia Espacial Europea, muestra los primeros resultados y descubre «hogueras» omnipresentes en toda la superficie solar
El 30 de mayo, el Orbitador Solar estaba aproximadamente a medio camino entre la Tierra y el Sol, lo que significa que estaba más cerca del Sol que ningún otro telescopio solar. Esto permitió a EUI ver características en la corona solar de solo 400 km de diámetro - Solar Orbiter/EUI Team (ESA & NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL | Vídeo: ATLAS
En 1610 Galileo Galilei publicaba su famosa obra «Sidereus Nuncius», un pequeño diario de las primeras observaciones del espacio a través de un telescopio de catorce aumentos.
Entre las notas, el padre de la astronomía moderna recogía que el Sol tenía «unas manchas negras» sobre su superficie, y que el astro rey lanzaba una suerte de «llamaradas» inexplicables. En un momento en que la Tierra se creía el centro del Universo, algunos estudiosos de la época calificaron estos fenómenos como «impurezas» o incluso «ilusiones ópticas». «Sobre la esencia, el lugar y el movimiento de dichas manchas, ante todo no cabe duda que son cosas reales», escribía Galileo respondiendo a aquellas disparatadas teorías.
Hoy, cuatro siglos más tarde, la humanidad sabe que Galileo tenía razón; aunque aún sigue sin tener claro qué son exactamente aquellas manchas y cómo funciona realmente nuestra estrella. Pero está en camino de averiguarlo.
Concretamente a 77 millones de kilómetros del Sol, donde se encuentra actualmente la nave europea Solar Orbiter, la misión más ambiciosa capitaneada por la Agencia Espacial Europea (ESA) en colaboración con la NASA. La sonda, lanzada desde Cabo Cañaveral el pasado 10 de febrero, acaba de terminar la fase de puesta a punto de sus instrumentos, un total de diez -dos con sello español-.
Y solo con «encender el botón» para comprobar que todo funciona correctamente, la misión ya ha obtenido sorprendentes resultados: aparte de ser las instantáneas más cercanas del Sol jamás tomadas por el hombre -ha habido otras sondas que se han acercado más, pero ninguna con cámaras-, se han revelado micro llamaradas por toda la superficie solar, algo así como pequeñas «hogueras»; además, se ha comprobado que la nave es capaz de procesar «in situ» imágenes más del doble de rápido que en la Tierra gracias a un chip de fabricación española; y las pruebas preliminares apuntan a que Solar Orbiter está lista y preparada, llamada a hacer historia en la física solar moderna.
Imágenes tomadas por los instrumentos EUI y PHI del Sol a 77 millones de kilómetros de la estrella en diferentes longitudes de onda - Solar Orbiter (ESA & NASA)
Mini fulguraciones por todo el Sol
«Estas son solo las primeras imágenes y ya podemos ver fenómenos nuevos muy interesantes», explica en rueda de prensa online Daniel Müller, científico del Proyecto Solar Orbiter de la ESA.
Lo más llamativo, sin duda, son esas «minifulguraciones» captadas gracias al instrumento Extreme Ultraviolet Imager (EUI) durante su órbita elíptica más cercana al Sol. «Las micro llamaradas son familiares de las erupciones solares que podemos observar desde la Tierra, pero millones o mil millones de veces más pequeñas», afirma David Berghmans, del Real Observatorio de Bélgica (ROB), investigador principal del instrumento EUI, que toma imágenes de alta resolución de las capas inferiores de la atmósfera de nuestra estrella. «El Sol puede parecer tranquilo a primera vista, pero cuando miramos en detalle, podemos ver esas ‘bengalas’ en miniatura por todos lados».
Solar Orbiter/EUI Team (ESA & NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL
Los científicos aún no saben si esas micro llamaradas son solo pequeñas versiones de grandes erupciones o responden a otro tipo de mecanismo. Aún así, ya existen teorías que apuntan a que podrían estar contribuyendo a uno de los fenómenos más misteriosos del Sol, el calentamiento coronal: de momento se desconoce por qué la corona solar, la capa más externa de la atmósfera de nuestra estrella, está a una temperatura de más de un millón de grados centígrados, mientras que la superficie de la estrella registra «solo» unos 5.500 grados centígrados. Conocer la explicación detrás de esta «anomalía» es el «Santo grial» de la física solar.
«Obviamente es demasiado pronto para saberlo, pero esperamos que al conectar estas observaciones con mediciones de otros instrumentos, que son capaces de 'sentir' el viento solar, podamos responder a algunos de estos misterios», apostilla Yannis Zouganelis, científico adjunto del Proyecto Solar Orbiter en la ESA. Aquí precisamente entrará en juego uno de los instrumentos españoles, el Energetic Particle Detector (EPD), que continuamente durante el viaje recabará datos de las partículas energéticas que pasen a su alrededor.
En sus primeras mediciones, los sensores de EPD también han dado gratas sorpresas. «Hay una actividad constante de partículas supratérmicas -que tienen una energía más potente de las partículas que emanan del viento solar- que sospechamos que pueden estar relacionadas con las propiedades del campo magnético interplanetario que envuelve todo el Sistema Solar, pero aún es pronto para sacar conclusiones», explica para ABC Javier Rodríguez-Pacheco, catedrático de Astronomía y Astrofísica de la UAH e investigador principal de EPD.
El lado «oculto» del Sol
Pero las partículas que más preocupan a los expertos del clima espacial son las que emanan de las potentes erupciones solares, en las que se libera la energía equivalente a millones de bombas atómicas. Estas aceleran y cargan el viento solar hasta cotas que pueden ser peligrosas para la vida en la Tierra, ya que son capaces de dañar desde los satélites que orbitan alrededor de nuestro planeta a, en casos extremos, las redes eléctricas del suelo terrestre -como demostró el evento Carrington-. Y, aparte de estudiarlas sobre el terreno con instrumentos como el EPD, Solar Orbiter monitorizará otros fenómenos que están estrechamente relacionados con estas tormentas solares, como, en efecto, las manchas de las que fue testigo Galileo.
Hasta ahora se sabe que estas manchas solares, a pesar de registrar temperaturas más bajas que el resto de la superficie, cuentan con una intensa actividad magnética. Estas zonas más oscuras aparecen, crecen, cambian de dimensiones y de aspecto para luego desaparecer al cabo de semanas o incluso meses. El problema es que, hasta ahora, solo podíamos verlas desde la perspectiva de la Tierra. «Pero con Solar Orbiter podremos seguir su trayectoria y verlas evolucionar desde puntos que hasta ahora estaban ocultos», explica a ABC José Carlos del Toro Iniesta, investigador del IAA-CSIC y que colidera junto a Alemania el instrumento SO/PHI, encargado de mapear la actividad magnética del Sol.
«En este momento, estamos en la parte del ciclo solar de 11 años cuando el Sol está muy tranquilo», explica Sami Solanki, director del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar en Gotinga (Alemania), e Investigador Principal de PHI junto a Del Toro. «Pero debido a que Solar Orbiter está en un ángulo diferente que la Tierra, podremos ver una región activa que no era observable desde nuestro punto de vista». Es decir, tener un «espía» detrás del Sol mientras desde los observatorios terrestres también se hacen mediciones. Así, en las primeras pruebas, el instrumento ha demostrado su capacidad para captar cómo varía la intensidad del campo magnético solar tanto a nivel global como enfocado en zonas concretas más pequeñas, proporcionando increíbles imágenes de las que algunas han sido procesadas en la propia nave por un chip creado en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) que es capaz de realizar la tarea en 20 minutos, mientras que en la Tierra costaría cincuenta ordenadores y una hora. «Jamás se había desarrollado este tipo de dispositivo ni siquiera para observaciones desde tierra y ahora hemos visto que funciona estupendamente», confirma Del Toro.
Imagen del Sol con el telescopio de disco entero de SO/PHI (izquierda). Mapa del campo magnético solar obtenido con el mismo telescopio (centro). Campo magnético solar con el telescopio de alta resolución (derecha). Los colores verdes y marrones representan las dos polaridades (Norte y Sur) del campo magnético. - SOLAR ORBITER/ PHI/ ESA/ NASA
«Todos estamos muy entusiasmados con estas primeras imágenes, pero esto es solo el principio», finaliza Müller. A partir de aquí a Solar Orbiter le quedan dos años para acercarse a unos 48 millones de kilómetros del Sol, elevarse en el plano y enseñarnos, entre otras muchas cosas, los polos de nuestra estrella, algo antes nunca visto por el hombre. Para todo hay una primera vez, diría Galileo.
La sonda Solar Orbiter de la ESA despegó a bordo de un cohete Atlas V 411 desde Cabo Cañaveral (Florida, EE. UU.) a las 05:03 CET del 10 de febrero, dando comienzo a su misión para estudiar el Sol desde nuevas perspectivas.
La estación terrestre de New Norcia recibió las primeras señales de la nave a las 06:00 CET, tras la separación de la etapa superior del lanzador en órbita baja terrestre.
Mirando al Sol
Solar Orbiter, una misión de la ESA con fuerte participación de la NASA, ofrecerá las primeras imágenes de las ignotas regiones polares del Sol, lo que permitirá conocer como nunca antes el funcionamiento de nuestra estrella progenitora.
También investigará cómo la intensa radiación y las partículas energéticas que emite el Sol y transporta el viento solar afectan a nuestro planeta, para así poder comprender y predecir mejor los periodos de tormentas espaciales. Estas tormentas podrían poner fuera de juego nuestras redes eléctricas, perturbar el tráfico aéreo y las telecomunicaciones, y hacer peligrar a los astronautas durante los paseos espaciales, por ejemplo.
Solar Orbiter
“Los humanos siempre hemos sabido de la importancia del Sol para la vida en la Tierra, y lo hemos observado e investigado su funcionamiento a fondo. Pero también somos conscientes del potencial que posee para perturbar nuestra vida cotidiana si nos encontramos en la línea de fuego de una potente tormenta solar”, reconoce Günther Hasinger, director de Ciencia de la ESA.
“Al finalizar la misión Solar Orbiter, tendremos más información que nunca sobre la fuerza oculta responsable del comportamiento cambiante del Sol y su influencia en nuestro planeta”.
“Solar Orbiter va a hacer cosas asombrosas. En combinación con el resto de las misiones que la NASA acaba de lanzar para estudiar el Sol, nos ofrecerá información sin precedentes sobre nuestra estrella —señala Thomas Zurbuchen, administrador asociado de la NASA para Ciencia desde la sede de la agencia en Washington—.
Junto a nuestros socios europeos, vamos a inaugurar una nueva era de la heliofísica, que transformará el estudio del Sol y contribuirá a la seguridad de los astronautas durante sus misiones a la Luna dentro del programa Artemis”.
Solar Orbiter at IABG
En su acercamiento máximo, Solar Orbiter se situará dentro de la órbita de Mercurio, a unos 42 millones de kilómetros de la superficie solar. La avanzada tecnología de su escudo térmico garantizará la protección de los instrumentos científicos de la nave cuando tenga que soportar temperaturas de hasta 500 °C, hasta 13 veces el calor que sufren los satélites en órbita terrestre.
“Tras veinte años desde su concepción, seis años de construcción y más de un año de pruebas, hemos creado junto a nuestros socios industriales nuevas tecnologías termorresistentes y afrontado con éxito el desafío de construir una nave preparada para mirar al Sol y estudiarlo de cerca”, añade César García Marirrodriga, responsable del proyecto Solar Orbiter de la ESA.
Nuevas perspectivas de nuestra estrella progenitora
Solar Orbiter solo tardará dos años en alcanzar su órbita operativa inicial, empleando maniobras de asistencia gravitatoria en la Tierra y en Venus para entrar en una órbita muy elíptica alrededor del Sol. La nave aprovechará la gravedad de Venus para salirse del plano de la eclíptica del sistema solar, que alberga las órbitas planetarias, y aumentar su inclinación para ofrecernos nuevas vistas de los polos del Sol, desconocidos hasta ahora.
Los polos no son visibles desde la Tierra y otras astronaves, pero los científicos creen que son fundamentales para comprender la actividad del Sol. A lo largo de los cinco años previstos para la misión, Solar Orbiter alcanzará una inclinación de 17° por encima y por debajo del ecuador solar. Durante la ampliación propuesta, la inclinación llegaría a ser de 33°.
El telescopio solar Inouye de la National Science Foundation estadounidense ha capturado las imágenes más detalladas nunca vistas de la superficie del Sol. Las increíbles fotografías y vídeos muestran que el sol está compuesto de "celdas" que permanente movimiento.
La agencia ha publicado también vídeos que muestran la evolución de estas celdas. Aparte de la belleza de las imágenes, el telescopio Inouye, de cuatro metros de largo, permitirá entender mejor la actividad solar, la llamada "meteorología del sol" y las erupciones magnéticas, que tienen importantes impactos en la navegación, el tráfico aéreo, los satélites y las redes eléctricas y de comunicación.
Los científicos aseguran que acceder a imágenes de esta resolución marca un antes y un después en la ciencia solar. "El sol, nuestra estrella más cercana, sigue siendo tan misterioso y caótico como siempre" explican en su blog.
Las primeras imágenes del Telescopio Solar Inouye muestran una vista de altísima resolución de la superficie del Sol, que puede proporcionar detalles importantes para los científicos.
La NSF explica en un comunicado que "Las imágenes muestran un patrón de plasma turbulento "hirviendo" que cubre todo el Sol. Las estructuras celulares, cada una del tamaño de Texas, son la firma de violentos movimientos que transportan el calor desde el interior del Sol hasta su superficie. Ese plasma solar caliente se eleva en los brillantes centros de las 'células', se enfría y luego se hunde bajo la superficie en carriles oscuros en un proceso conocido como convección."
Este proceso explicaría cómo el Sol canaliza la energía desde el interior hasta la llamada corona solar y también por qué la corona solar está a una temperatura de más de un millón de grados.
La imagen cubre una superficie de 36.500 x 36.500 kilómetros. El tamaño de una de las celdas es similar al del estado de Texas.
Así es la superficie del Sol NSO/AURA/NSF El Sol, un gran desconocido a pesar de permitir la vida en la Tierra
El sol como un monstruoso reactor nuclear que quema unas cinco millones de toneladas por segundo de hidrógeno, según la nota explicativa de la NFS. Lleva 5.000 millones de años haciéndolo y seguirá haciéndolo durante otros 4.500 millones de años, según las estimaciones.
Emite radiaciones de viento solar hasta los confines del sistema solar. Los científicos consideran que la Tierra está situada en la atmósfera solar. Pero se desconocen muchos detalles de su proceso vital.
En la Tierra, podemos predecir con mucha precisión si va a llover en cualquier lugar del mundo, pero en la meteorología espacial no estamos en ese punto", explica Matt Mountain, presidente de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA), que maneja el Telescopio Solar Inouye. "Nuestras predicciones van 50 años por detrás de las del clima terrestre, si no más. Lo que necesitamos es comprender la física subyacente detrás del clima espacial, y esto comienza en el sol, que es lo que el Telescopio Solar Inouye estudiará en las próximas décadas".
El telescopio solar Daniel K. Inouye, de la National Science Foundation tiene cuatro metros de diámetro y está situado en la cima de Haleakal, en la isla hawaiana de Maui, a 3.000 metros de altitud, permitiendo una posición de observación privilegiada.
"Con la mayor apertura de cualquier telescopio solar, su diseño único, y los instrumentos de última generación, el Telescopio Solar Inouye - por primera vez - será capaz de realizar las mediciones del sol más complicadas", dijo Rimmele. "Después de más de 20 años de trabajo de un gran equipo dedicado a diseñar y construir un observatorio de investigación solar de primera clase, estamos cerca de la línea de meta. Estoy extremadamente emocionado de estar en primera línea para observar las primeras manchas solares del nuevo ciclo solar que acaba de surgir con este increíble telescopio" declaró Thomas Rimmele, director del telescopio.
Las informaciones obtenidas por el Inouye se complementarán con las misiones Parker Solar Probe, de la NASA y la Solar Orbiter de la Agencia Espacial Europea y la NASA. "Es un momento muy excitante para ser físico" dice Valentin Pillet, director del Observatorio Solar de la NSF. "En conjunto, [estas misiones] constituyen una empresa puramente multi-canal para entender cómo las estrellas y sus planetas están conectados magnéticamente". Fuentes: Euronews
La corona solar es la capa más externa del Sol, un aura de plasma que se extiende a largo de millones de kilómetros y que podemos ver desde la Tierra durante los eclipses solares. Sus altas temperaturas han sido durante mucho tiempo un misterio. Por lo general, cuanto más cerca estamos de una fuente de calor, más cálidos nos sentimos. Sin embargo, esto es lo contrario de lo que parece suceder en el Sol: sus capas externas son más cálidas que la fuente de calor en su superficie.
Además, durante más de 60 años, las observaciones del Sol demostraban que las ondas magnéticas crecían en fuerza a medida que abandonan el interior solar, pero hasta ahora se ignoraba por qué pasaba esto. Ahora un estudio internacional, publicado esta semana en la revista Nature Astronomy parece ofrecer una explicación a estos enigmas.
Los científicos han aceptado durante mucho tiempo que las ondas magnéticas canalizan la energía desde el vasto depósito de energía interior del Sol, que es alimentado por fusión nuclear, hacia las regiones externas de su atmósfera. Los investigadores han tratado, por tanto, de comprender cómo se genera y se propaga el movimiento ondulatorio en toda la estrella.
Ahora un equipo dirigido por la Universidad de Queen en Belfast (Reino Unido), que incluye científicos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y otros centros de de cinco países, han formado un consorcio llamado Ondas en la atmósfera solar inferior (WaLSA) para llevar a cabo la investigación, realizando observaciones en alta resolución con el telescopio solar Dunn de la National Science Foundation, en Nuevo México (EE UU).
“Esta nueva comprensión del movimiento de las ondas puede ayudarnos a descubrir la pieza que falta en el rompecabezas de por qué las capas externas del Sol están más calientes que su superficie, a pesar de estar más lejos de la fuente de calor”, explica David Jess, de la Facultad de Matemáticas y Física de la Universidad de Queen e investigador principal.
“Al dividir la luz del Sol en sus colores básicos pudimos examinar el comportamiento de ciertos elementos de la tabla periódica dentro de su atmósfera –continúa–, incluyendo el silicio (formado cerca de la superficie del Sol), el calcio y el helio (formado en la cromosfera donde la amplificación de la onda es más evidente).”
Y añade: “Las variaciones en los elementos permitieron descubrir las velocidades del plasma del Sol. Se compararon as escalas de tiempo sobre las que evolucionaron, lo que permitió registrar las frecuencias de las ondas del Sol. Esto es similar a cómo un conjunto musical complejo se deconstruye en notas y frecuencias básicas mediante la visualización de su partitura musical”.
Posteriormente, el equipo ha podido hacer simulaciones informáticas usando superordenadores. “Como resultado, hemos descubierto que el proceso de amplificación de ondas se puede atribuir a la formación de un ‘resonador acústico’, donde los cambios significativos de temperatura entre la superficie del Sol y su corona exterior crean límites que son parcialmente reflectantes y actúan para atrapar las ondas, lo que les permite intensificar y crecer dramáticamente en fuerza”, informa el coautor del IAC Andrés Asensio Ramos.
Los investigadores también han encontrado que el grosor de la cavidad de resonancia, la distancia entre los cambios significativos de temperatura, es uno de los principales factores que rigen las características del movimiento de onda detectado.
“Este efecto –señala Jess– es similar a cómo una guitarra acústica cambia el sonido que emite a través de la forma de su cuerpo hueco. Si pensamos en esta analogía, podemos ver cómo las ondas capturadas en el Sol pueden crecer y cambiar a medida que salen de su superficie y se mueven hacia las capas exteriores y exteriores”.
La comunidad mundial de físicos está haciendo planes para realizar nuevas investigaciones sobre el Sol utilizando los telescopios solares de última generación que estarán disponibles en los próximos años, como el Telescopio Solar Europeo (EST), que se instalará en Canarias.
En Agosto de 2018, la sonda solar Parker de la NASA se lanzó al espacio, y pronto se convirtió en la nave espacial más cercana al Sol. Con instrumentos científicos de vanguardia para medir el entorno alrededor de la nave espacial, Parker Solar ha completado tres de los 24 pases planificados a través de partes nunca antes exploradas de la atmósfera del Sol, la corona. El 4 de Diciembre de 2019, cuatro nuevos artículos en la revista Nature describen lo que los científicos han aprendido de esta exploración sin precedentes de nuestra estrella, y lo que esperan aprender a continuación.
Estos hallazgos revelan nueva información sobre el comportamiento del material y las partículas que se alejan del Sol, lo que acerca a los científicos a responder preguntas fundamentales sobre la física de nuestra estrella. En la búsqueda para proteger a los astronautas y la tecnología en el espacio, la información que Parker ha descubierto sobre cómo el Sol expulsa constantemente material y energía ayudará a los científicos a reescribir los modelos que usamos para comprender y predecir el clima espacial alrededor de nuestro planeta y comprender el proceso mediante qué estrellas se crean y evolucionan.
"Estos primeros datos de Parker revelan nuestra estrella, el Sol, de formas nuevas y sorprendentes", dijo Thomas Zurbuchen, administrador asociado de ciencias en la sede de la NASA en Washington. “Observar el Sol de cerca en lugar de hacerlo desde una distancia mucho mayor nos está dando una visión sin precedentes de los fenómenos solares importantes y cómo nos afectan en la Tierra, y nos brinda nuevas ideas relevantes para la comprensión de las estrellas activas en las galaxias. Es solo el comienzo de un momento increíblemente emocionante para la heliofísica con Parker a la vanguardia de los nuevos descubrimientos ".
Aunque nos parezca plácido aquí en la Tierra, el Sol es todo menos silencioso. Nuestra estrella es magnéticamente activa, desencadenando poderosas ráfagas de luz, inundaciones de partículas que se mueven cerca de la velocidad de la luz y nubes de material magnetizado de miles de millones de toneladas. Toda esta actividad afecta a nuestro planeta, inyectando partículas dañinas en el espacio donde vuelan nuestros satélites y astronautas, interrumpiendo las comunicaciones y las señales de navegación e incluso, cuando es intenso, provocando cortes de energía. Ha estado sucediendo durante toda la vida de 5 mil millones de años del Sol, y continuará dando forma a los destinos de la Tierra y los otros planetas de nuestro sistema solar en el futuro.
"El Sol ha fascinado a la humanidad durante toda nuestra existencia", dijo Nour E. Raouafi, científico del proyecto de Parker Solar en el Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins en Laurel, Maryland, que construyó y administra la misión para la NASA. "Hemos aprendido mucho sobre nuestra estrella en las últimas décadas, pero realmente necesitábamos una misión como Parker Solar para entrar en la atmósfera del Sol". Es solo allí donde realmente podemos aprender los detalles de estos complejos procesos solares. Y lo que hemos aprendido solo en estas tres órbitas solares ha cambiado mucho de lo que sabemos sobre el Sol ".
Lo que sucede en el Sol es fundamental para comprender cómo da forma al espacio que nos rodea. La mayor parte del material que escapa del Sol es parte del viento solar, un flujo continuo de material solar que baña todo el sistema solar. Este gas ionizado, llamado plasma, lleva consigo el campo magnético del Sol, extendiéndolo a través del sistema solar en una burbuja gigante que se extiende por más de 10 mil millones de millas.
El Viento Solar Dinámico
Observado cerca de la Tierra, el viento solar es un flujo de plasma relativamente uniforme, con ocasionales caídas turbulentas. Pero para ese punto ya ha recorrido más de noventa millones de millas, y las firmas de los mecanismos exactos del Sol para calentar y acelerar el viento solar han desaparecido. Más cerca de la fuente del viento solar, Parker Solar vio una imagen muy diferente: un sistema complicado y activo.
"La complejidad fue alucinante cuando comenzamos a mirar los datos", dijo Stuart Bale, director de la Universidad de California, Berkeley, para el conjunto de instrumentos FIELDS de Parker Solar, que estudia la escala y la forma de los campos eléctricos y magnéticos. "Ahora me he acostumbrado. Pero cuando se los muestro a mis colegas por primera vez, simplemente están impresionados ". Desde el punto de vista de Parker a 15 millones de millas del Sol, explicó Bale, el viento solar es mucho más impulsivo e inestable que lo que vemos cerca de la Tierra.
Al igual que el propio Sol, el viento solar está formado por plasma, donde los electrones cargados negativamente se han separado de los iones cargados positivamente, creando un mar de partículas que flotan libremente con carga eléctrica individual. Estas partículas que flotan libremente significan que el plasma transporta campos eléctricos y magnéticos, y los cambios en el plasma a menudo dejan marcas en esos campos. Los instrumentos FIELDS inspeccionaron el estado del viento solar midiendo y analizando cuidadosamente cómo los campos eléctricos y magnéticos alrededor de la nave espacial cambiaron con el tiempo, junto con la medición de ondas en el plasma cercano.
Estas mediciones mostraron reversiones rápidas en el campo magnético y chorros de material repentinos y de movimiento más rápido, todas características que hacen que el viento solar sea más turbulento. Estos detalles son clave para comprender cómo el viento dispersa la energía a medida que fluye lejos del Sol y por todo el sistema solar.
Un tipo de evento en particular atrajo la atención de los equipos científicos: la reversión en la dirección del campo magnético, que fluye desde el Sol, incrustado en el viento solar. Estas reversiones, denominadas "conmutaciones", duran desde unos pocos segundos hasta varios minutos a medida que fluyen sobre la sonda solar Parker. Durante una conmutación, el campo magnético vuelve sobre sí mismo hasta apuntar casi directamente hacia el Sol. Juntos, FIELDS y SWEAP, el conjunto de instrumentos de viento solar liderado por la Universidad de Michigan y administrado por el Observatorio Astrofísico Smithsonian, midieron grupos de curvas en los primeros dos sobrevuelos de la sonda Parker Solar.
Parker Solar Probe observó perturbaciones en el viento solar que hicieron que el campo magnético se doblara sobre sí mismo, un fenómeno aún inexplicable que podría ayudar a los científicos a descubrir más información sobre cómo el viento solar acelera el Sol. Créditos: GSFC/Conceptual Image Lab/Adriana Manrique Gutierrez
"Se han visto ondas en el viento solar desde el comienzo de la era espacial, y asumimos que más cerca del Sol las ondas se volverían más fuertes, pero no esperábamos verlas organizarse en estos picos de velocidad estructurados coherentes", dijo Justin Kasper, investigador principal de SWEAP en la Universidad de Michigan en Ann Arbor. "Estamos detectando restos de estructuras del Sol que son arrojadas al espacio y cambiando violentamente la organización de los flujos y el campo magnético. Esto cambiará drásticamente nuestras teorías sobre cómo se calientan la corona y el viento solar ".
Aún no se conoce la fuente exacta de los cambios, pero las mediciones de Parker Solar han permitido a los científicos reducir las posibilidades.
Entre las muchas partículas que fluyen perpetuamente desde el Sol hay un haz constante de electrones que se mueven rápidamente, que circulan a lo largo de las líneas de campo magnético del Sol hacia el sistema solar. Estos electrones siempre fluyen estrictamente a lo largo de la forma de las líneas de campo que se mueven hacia afuera del Sol, independientemente de si el polo norte del campo magnético en esa región en particular apunta hacia o lejos del Sol. Pero la Sonda Parker Solar midió este flujo de electrones que van en la dirección opuesta, volteando hacia el Sol, lo que demuestra que el campo magnético en sí mismo debe doblarse hacia el Sol, en lugar de que la Sonda Parker Solar simplemente encuentre una línea de campo magnético diferente del Sol. Esto sugiere que los cambios son retorcimientos en el campo magnético: perturbaciones localizadas que se alejan del Sol, en lugar de un cambio en el campo magnético a medida que emerge del Sol.
Las observaciones de Parker Solar Probe sobre los cambios sugieren que estos eventos se volverán aún más comunes a medida que la nave espacial se acerque al Sol. El próximo encuentro solar de la misión el 29 de enero de 2020 llevará la nave espacial más cerca del Sol que nunca antes, y puede arrojar nueva luz sobre este proceso. Dicha información no solo ayuda a cambiar nuestra comprensión de las causas del viento solar y el clima espacial que nos rodea, sino que también nos ayuda a comprender un proceso fundamental de cómo funcionan las estrellas y cómo liberan energía en su entorno.
El viento solar giratorio
Algunas de las mediciones de Parker Solar están acercando a los científicos a las respuestas a preguntas de hace décadas. Una de esas preguntas es acerca de cómo, exactamente, el viento solar fluye del Sol.
Cerca de la Tierra, vemos que el viento solar fluye casi radialmente, lo que significa que fluye directamente desde el Sol, directamente en todas las direcciones. Pero el Sol gira mientras libera el viento solar; antes de liberarse, el viento solar giraba junto con él. Esto es un poco como los niños que viajan en el carrusel de un parque infantil: la atmósfera gira con el Sol al igual que la parte exterior del carrusel, pero cuanto más te alejas del centro, más rápido te mueves en el espacio. Un niño en el borde podría saltar y, en ese punto, moverse en línea recta hacia afuera, en lugar de continuar girando. De manera similar, hay un punto entre el Sol y la Tierra, el viento solar pasa de girar junto con el Sol a fluir directamente hacia afuera, o radialmente, como vemos desde la Tierra.
Exactamente donde el viento solar pasa de un flujo rotacional a un flujo perfectamente radial tiene implicaciones sobre cómo el Sol arroja energía. Encontrar ese punto puede ayudarnos a comprender mejor el ciclo de vida de otras estrellas o la formación de discos protoplanetarios, los densos discos de gas y polvo alrededor de estrellas jóvenes que eventualmente se unen en planetas.
Ahora, por primera vez, en lugar de solo ver ese flujo directo que vemos cerca de la Tierra, Parker Solar pudo observar el viento solar mientras todavía estaba girando. Es como si Parker Solar tuviera una vista del carrusel giratorio directamente por primera vez, no solo de los niños que saltan de él. El instrumento de viento solar de Parker Solar detectó la rotación comenzando a más de 20 millones de millas del Sol, y cuando Parker se acercó a su punto de perihelio, la velocidad de la rotación aumentó. La fuerza de la circulación fue más fuerte de lo que muchos científicos habían predicho, pero también hizo una transición más rápida de lo previsto a un flujo externo, que es lo que ayuda a enmascarar estos efectos desde donde nos sentamos, a unos 93 millones de millas del Sol.
"El gran flujo rotacional del viento solar visto durante los primeros encuentros ha sido una verdadera sorpresa", dijo Kasper. "Si bien esperamos ver un movimiento rotacional más cercano al Sol, las altas velocidades que estamos viendo en estos primeros encuentros son casi diez veces más grandes que lo predicho por los modelos estándar ".
Polvo cerca del Sol
Otra pregunta que se acerca a una respuesta es la esquiva zona libre de polvo. Nuestro sistema solar está inundado de polvo: las migajas cósmicas de colisiones que formaron planetas, asteroides, cometas y otros cuerpos celestes hace miles de millones de años. Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que, cerca del Sol, este polvo se calentaría a altas temperaturas por la potente luz solar, convirtiéndolo en un gas y creando una región libre de polvo alrededor del Sol. Pero nadie lo había observado nunca.
Por primera vez, las imágenes de Parker Solar vieron que el polvo cósmico comenzaba a diluirse. Debido a que WISPR, el instrumento de imágenes de Parker Solar desde el costado de la nave espacial, puede ver amplias franjas de la corona y el viento solar, incluidas las regiones más cercanas al Sol. Estas imágenes muestran que el polvo comienza a diluirse a poco más de 7 millones de millas del Sol, y esta disminución en el polvo continúa constantemente hasta los límites actuales de las mediciones de WISPR a poco más de 4 millones de millas del Sol.
La sonda Parker Solar vio cómo el polvo cósmico (ilustrado aquí), disperso por todo nuestro sistema solar, comienza a diluirse cerca del Sol, apoyando la idea de una zona libre de polvo cerca del Sol. Créditos: GSFC/Scott Wiessinger
"Esta zona libre de polvo se predijo hace décadas, pero nunca se había visto antes", dijo Russ Howard, investigador principal de WISPR en el Laboratorio de Investigación Naval en Washington, D.C. " Ahora estamos viendo lo que le sucede al polvo cerca del Sol ".
Al ritmo de pérdida, los científicos esperan ver una zona verdaderamente libre de polvo que comience a poco más de 2-3 millones de millas del Sol, lo que significa que la sonda Parker Solar podría observar la zona libre de polvo ya en 2020, cuando su sexto sobrevuelo del Sol la llevará más cerca de nuestra estrella que nunca.
Poner el clima espacial bajo un microscopio
Las mediciones de Parker Solar nos han dado una nueva perspectiva sobre dos tipos de eventos climáticos espaciales: tormentas de partículas energéticas y eyecciones de masa coronal.
Las partículas diminutas, tanto electrones como iones, son aceleradas por la actividad solar, creando tormentas de partículas energéticas. Los eventos en el Sol pueden enviar estas partículas disparadas hacia el sistema solar a casi la velocidad de la luz, lo que significa que llegan a la Tierra en menos de media hora y pueden impactar a otros mundos en escalas de tiempo igualmente cortas. Estas partículas transportan mucha energía, por lo que pueden dañar la electrónica de las naves espaciales e incluso poner en peligro a los astronautas, especialmente aquellos en el espacio profundo, fuera de la protección del campo magnético de la Tierra, y el corto tiempo de advertencia para tales partículas hace que sea difícil evitarlas.
Comprender exactamente cómo se aceleran estas partículas a velocidades tan altas es crucial. Pero a pesar de que llegan a la Tierra en tan solo unos minutos, todavía es tiempo suficiente para que las partículas pierdan las firmas de los procesos que las aceleraron en primer lugar. Al girar alrededor del Sol a solo unos pocos millones de millas de distancia, la Sonda Parker Solar puede medir estas partículas justo después de haber salido del Sol, arrojando nueva luz sobre cómo se liberan.
Los instrumentos ISʘIS de Parker Solar, liderados por la Universidad de Princeton, han medido varios eventos de partículas energéticas nunca antes vistos, eventos tan pequeños que se pierden todos los rastros antes de que lleguen a la Tierra o cualquiera de nuestros satélites cercanos a la Tierra. Estos instrumentos también han medido un tipo raro de explosión de partículas con un número particularmente alto de elementos más pesados, lo que sugiere que ambos tipos de eventos pueden ser más comunes de lo que los científicos pensaban anteriormente.
"Es sorprendente, incluso en condiciones mínimas solares, el Sol produce muchos más pequeños eventos de partículas energéticas de lo que pensamos", dijo David McComas, investigador principal de la suite de ISʘIS, en la Universidad de Princeton en Nueva Jersey. "Estas medidas nos ayudarán a desentrañar las fuentes, la aceleración y el transporte de partículas energéticas solares y, en última instancia, proteger mejor los satélites y los astronautas en el futuro".
Los datos de los instrumentos WISPR también proporcionaron detalles sin precedentes sobre estructuras en la corona y el viento solar, incluidas expulsiones de masa coronal, nubes de material solar de miles de millones de toneladas que el Sol envía a toda velocidad hacia el sistema solar. Las CME pueden desencadenar una variedad de efectos en la Tierra y otros mundos, desde las auroras hasta la inducción de corrientes eléctricas que pueden dañar las redes eléctricas y las tuberías. La perspectiva única de WISPR, al mirar estos eventos a medida que se alejan del Sol, ya ha arrojado nueva luz sobre la gama de eventos que nuestra estrella puede desencadenar.
"Dado que la sonda Parker Solar coincidía con la rotación del Sol, pudimos observar la salida de material durante días y ver la evolución de las estructuras", dijo Howard. "Las observaciones cerca de la Tierra nos han hecho pensar que las estructuras finas en la corona se convierten en un flujo suave, y estamos descubriendo que eso no es cierto. Esto nos ayudará a modelar mejor cómo viajan los eventos entre el Sol y la Tierra".
A medida que Parker Solar continúa su viaje, realizará 21 aproximaciones más cercanas al Sol a distancias cada vez más cercanas, culminando en tres órbitas a solo 3.83 millones de millas de la superficie solar.
"El Sol es la única estrella que podemos examinar de cerca", dijo Nicola Fox, director de la División de Heliofísica en la sede de la NASA. “Obtener datos en la fuente ya está revolucionando nuestra comprensión de nuestra propia estrella y estrellas en todo el universo. Nuestra pequeña nave espacial está combatiendo en condiciones brutales para enviar a casa revelaciones sorprendentes y emocionantes ".
La sonda'Parker' se zambulle en la atmósfera solar, un ambiente a un millón de grados dominado por vientos de 150 kilómetros por segundo
Por primera vez en la historia una nave espacial ha entrado en la atmósfera del Sol y ha sobrevivido para contarlo. Hoy se publican los primeros resultados científicos recogidos por la sonda solar Parker de la NASA durante sus dos primeros acercamientos al astro. Los datos desvelan una estrella mucho más violenta y enigmática de lo que se pensaba.
La principal misión de la sonda Parker es entender por qué las capas más superficiales de la atmósfera solar, la corona, pueden alcanzar temperaturas de un millón de grados mientras que mucho más adentro, en la superficie, solo hay unos 5.000 grados. Resolver este enigma es esencial para entender el comportamiento de la estrella y su viento solar, una oleada de partículas subatómicas cargadas que escupe en todas direcciones. Las tormentas solares pueden ser una amenaza para los astronautas y causar importantes daños en el tendido eléctrico y las comunicaciones por satélite.
La sonda ha explorado la zona a unos 24 millones de kilómetros de la superficie, seis veces más cerca de lo que la Tierra está del Sol. La nave sigue una órbita muy apaisada de modo que, tras acercarse al máximo al Sol, se aleja hasta llegar más allá de Venus, el segundo planeta más cercano al astro. Además va armada con un escudo térmico que siempre da la cara al Sol y que es capaz de soportar temperaturas de 1.400 grados. Al otro lado de esta coraza los instrumentos científicos se mantienen a unos 30 grados.
El escudo térmico de la Parker, hecho de carbono y con un grosor de 11 centímetros y medio. NASA
Los primeros resultados de la misión se publican hoy en cuatro estudios en la revista científica Nature. Uno de ellos demuestra que el flujo de partículas es mucho más rápido de lo que se había observado. “Hemos visto que el viento solar avanza formando enormes olas que, en cuestión de minutos, duplican su velocidad llegando hasta los 150 kilómetros por segundo”, explica Justin Kasper, físico de la Universidad de Michigan y coautor de varios de los estudios publicados hoy. “Es algo nunca visto hasta ahora”, resalta el investigador.
Trayectoria y posición actual de la sonda Parker
Fuente: NASA, parkersolarprobe.jhuapl.edu EL PAÍS
Las ráfagas de viento solar “vienen en grupos y parecen tener una estructura coherente”, explica Kasper. Según su equipo, estos patrones pueden deberse a que el Sol genera un campo magnético que marca el camino que siguen las partículas y las acelera. Esta especie de autopista tiene forma de s, de forma que los electrones y protones cargados no viajan en línea recta, sino haciendo eses en su cada vez más rápido camino hacia la Tierra. Al igual que la atmósfera terrestre, el plasma de partículas cargadas de la corona solar gira en el mismo sentido que la estrella. En teoría, la velocidad de rotación debería ir disminuyendo a medida que el plasma se aleja de la superficie, pero los datos de la Parker muestran que, en las capas más superficiales de la corona, el plasma va “unas 20 veces más rápido de lo que debería según las predicciones”, explica Kasper. Por el momento no hay muchas respuestas sobre los fenómenos observados, reconoce el físico, pero sí la esperanza de que en los próximos años se consigan entender, incluso predecir. “Estamos hablando de una zona del sistema solar que nunca se había explorado así que, solo por eso, estos estudios suponen un hito”, resalta Javier Rodríguez-Pacheco, científico destacado de la misión Solar Orbiter (SolO) de la Agencia Espacial Europea y miembro del equipo de coordinación con la misión de la NASA. En algo más de un mes la sonda Parker usará la gravedad de Venus para zambullirse más profundamente en la atmósfera del Sol. Irá cerrando su órbita hasta alcanzar dentro de cinco años su máxima cercanía, a unos 6,9 millones de kilómetros de la superficie. Para entonces, a sus observaciones se habrán sumado las de Solar Orbiter, una misión con muchos más instrumentos que se lanza en febrero del año próximo y que observará el Sol a una distancia de unos 42 millones de kilómetros. Para Rodríguez es demasiado pronto para saber si lo observado por la sonda Parker es la norma o un fenómeno puntual, algo que se confirmará primero durante las próximas órbitas solares y después con las observaciones de la misión Solar Orbiter. La sonda europea será la primera en observar los polos del astro, invisibles desde la Tierra y que son claves para entender los ciclos solares de actividad magnética, que duran unos 11 años. Con los datos que recojan estas dos naves se podrá tal vez empezar a explicar el misterio de nuestra estrella y el de millones de astros como ella.
Fuentes: El Pais
Desde el lanzamiento de la sonda Parker Solar de la NASA el 12 de Agosto de 2018, la Tierra ha realizado un solo viaje alrededor del Sol, mientras que el atrevido explorador solar está en su tercera órbita alrededor de nuestra estrella. Con dos pases cercanos por el Sol ya realizados, Parker Solar está acelerando hacia otro enfoque solar cercano el 1 de Septiembre de 2019.
Parker Solar lleva el nombre de Eugene Parker, el físico que teorizó por primera vez el viento solar (el flujo constante de partículas y campos magnéticos del Sol) en 1958. Parker Solar es la primera misión de la NASA en ser nombrada en homenaje a una persona viva.
En este año transcurrido desde su lanzamiento, Parker Solar ha recopilado una gran cantidad de datos científicos de dos pases cercanos al Sol.
"Estamos muy contentos", dijo Nicky Fox, director de la División de Heliofísica de la NASA en la sede de la NASA en Washington, DC. "Hemos logrado reducir al menos el doble de datos de lo que originalmente sospechábamos que obtendríamos de esos dos primeros perihelios".
La nave espacial lleva cuatro conjuntos de instrumentos científicos para recopilar datos sobre las partículas, el plasma del viento solar, los campos eléctricos y magnéticos, las emisiones de radio solar y las estructuras en la atmósfera exterior caliente del Sol, la corona. Esta información ayudará a los científicos a desentrañar la física que impulsa las temperaturas extremas en la corona, que es contraintuitivamente más caliente que la superficie solar debajo, y los mecanismos que conducen las partículas y el plasma al sistema solar.
El instrumento WISPR de Parker Solar captura imágenes de las estructuras del viento solar a medida que salen del Sol, lo que permite a los científicos conectarlas con las mediciones in situ de Parker de sus otros instrumentos.
Este video, que se extiende del 6 al 10 de Noviembre de 2018, combina vistas de ambos telescopios WISPR durante el primer encuentro solar de Parker Solar. El Sol está fuera de encuadre más allá del lado izquierdo de la imagen combinada, por lo que el viento solar fluye de izquierda a derecha más allá de la vista de los telescopios. La estructura brillante cerca del centro del borde izquierdo es lo que se conoce como un streamer, un flujo de viento solar relativamente denso y lento proveniente del Sol, que se origina cerca del ecuador del Sol.
El video parece acelerarse y ralentizarse a lo largo de la película debido a las formas en que los datos se almacenan en diferentes puntos de la órbita de la sonda solar Parker. Cerca del perihelio, la aproximación más cercana al Sol, la nave espacial almacena más imágenes, y más frames para una sección determinada, lo que hace que el video parezca ralentizarse. Estas imágenes han sido calibradas y procesadas para eliminar el ruido de fondo.
El centro galáctico de la Vía Láctea es visible en el lado derecho del video. El planeta visible a la izquierda es Mercurio. Las finas rayas blancas en la imagen son partículas de polvo que pasan frente a las cámaras de WISPR.
El equipo de la misión se encuentra actualmente en el proceso de analizar datos de las dos primeras órbitas de Parker Solar, que se presentarán al público en 2019.
"Los datos que vemos de los instrumentos de Parker Solar nos muestran detalles sobre estructuras y procesos solares que nunca hemos visto antes", dijo Nour Raouafi, científico del proyecto Parker Solar en el Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins, que construyó y opera la misión para la NASA: "Volar cerca del Sol, un entorno muy peligroso, es la única forma de obtener estos datos, y la nave espacial está funcionando con gran éxito".
Ocurre regularmente alrededor del 21 de junio. Es denominado de verano en el hemisferio norte o de invierno en el hemisferio sur.
La fecha del solsticio de junio constituye el día más largo del año en el hemisferio septentrional, y el más corto en el hemisferio meridional.
En el polo Norte el Sol circula por el cielo a una altitud constante de 23°.
En el círculo polar ártico el centro del Sol solamente toca el horizonte del Norte, sin ponerse. El Sol culmina al Sur, donde alcanza su altitud máxima: 47°. Es el único día que el Sol se mantiene sobre el horizonte durante 24 horas.
En el trópico de Cáncer el Sol sale a los 27° Norte, del Este. Culmina al cenit, y se pone a los 27° Norte, por el Oeste. El Sol está sobre el horizonte durante 13,4 horas: 13 horas 24 minutos.
En el ecuador el Sol sale a los 23° Norte, del Este. Culmina al Norte, donde alcanza su altitud máxima: 65°. Se pone a los 23° Norte, al Oeste. Permanece 12 horas sobre el horizonte.
En el trópico de Capricornio el Sol sale a los 27° Norte, del Este. Culmina al Norte, donde alcanza su altitud máxima: 59.48°. Se pone a los 27° Norte, por el Oeste. El Sol está sobre el horizonte durante 10,6 horas: 10 horas 36 minutos.
En el círculo polar antártico el centro del Sol solamente toca el horizonte del Norte, sin salir. Es el único día que el Sol se mantiene abajo del horizonte durante 24 horas.
En el polo Sur nunca sale el Sol. Siempre se mantiene 23° abajo del horizonte.
El punto solsticial está situado al inicio de la constelación de Tauro, con lo que el nombre astronómico del trópico es de Tauro.
Erupción solar el 20 de junio de 2013. Estas llamaradas pueden enviar miles de millones de toneladas de partículas a toda velocidad a través del espacio y llegar a la Tierra en solo tres días. / NASA.
Últimos datos sobre la tendencia solar que se avecina
El panel de expertos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE UUU ha emitido la primera predicción sobre cómo será el próximo ciclo solar. Se espera que se frene el descenso en la actividad de nuestra estrella observado en el pasado medio siglo.
El Sol está tranquilo. ¿Cuándo se despertará? No, no sigue una rima, sino la primera predicción que emiten oficialmente los expertos para el ciclo solar 25, que empezará “a finales de 2019 o en 2020”. Será un ciclo “como el anterior”, lo que significa que la estrella estará muy poco activa, pero no menos que en su ciclo previo. Es decir, se frena la tendencia que algunos interpretaban como de acercamiento a una pequeña era glacial en la Tierra, que coincidió con el llamado mínimo de Maunder.
Desde Boulder, Colorado, donde dirige el proyecto del futuro telescopio solar estadounidense DKIST, el físico solar Valentín Martínez Pillet resume las conclusiones del panel que ha revisado las predicciones para el próximo ciclo solar, presentadas recientemente en la Space Weather Week de la NOAA, la Administración Nacional de la Atmósfera y el Océano estadounidense, también en Boulder.
“Básicamente hay tres puntos: no hemos llegado al mínimo solar todavía; no estamos en un mínimo de Maunder; el ciclo 25 será parecido al ciclo 24”, explica Martínez Pillet a Sinc.
Al emitir la predicción, la comunidad de física solar pone sus cartas boca arriba y somete a examen su conocimiento sobre nuestra estrella
Es una predicción de consenso, que tiene en cuenta los resultados de más de un centenar de modelos sobre el funcionamiento del sol. Y emitirla es en sí mismo un experimento: la comunidad de física solar somete a examen su grado de conocimiento sobre nuestra estrella, poniendo sus cartas boca arriba antes de que la realidad se manifieste.
Es un tipo de conocimiento que cobra cada vez más importancia práctica. La actividad solar es fuente de tormentas solares capaces de dañar satélites e instalaciones eléctricas en la Tierra. Para una sociedad cada vez más dependiente de la tecnología espacial (GPS) y las telecomunicaciones, poder predecirla con tiempo suficiente para proteger los equipos es importante.
Hoy en día, gracias a los satélites de observación del Sol y a instrumentos en tierra, es posible alertar de la llegada de tormentas solares con horas de antelación –a veces días–, pero las administraciones querrían mejorar los pronósticos de clima espacial y disponer además de una predicción a largo plazo de todo el ciclo de actividad del Sol, que dura unos once años.
Estas variaciones cíclicas de actividad solar se conocen desde mediados del siglo XIX, con el primer ciclo registrado en 1745.
Los físicos ‘suspendieron’ en el ciclo 24
El presente ciclo hace el número 24, está próximo a su final y ha supuesto un suspenso para los físicos: “Para el ciclo 24 se hicieron realmente muchas predicciones con poco consenso”, escribían en Nature Communications el pasado diciembre dos expertos del Centro de Excelencia en Ciencias del Espacio de India antes de hacer su propia predicción para el próximo ciclo. En el 24 había simulaciones que preveían mucha actividad, y otras justamente lo contrario.
Lo cierto es que el actual ciclo 24 ha sido el equivalente al Brexit, anómalo y por tanto inesperado. La actividad solar ha sido de las más bajas el último siglo, con un prolongado mínimo en 2008.
El actual ciclo 24 ha sido el equivalente al Brexit, anómalo e inesperado
A finales de ese año ya apareció el primer signo de cambio de ciclo, pero a lo largo de 2009 el Sol seguía tan dormido que se empezó a especular con una repetición del mínimo de Maunder, un periodo entre 1645 y 1715 con muy baja actividad solar y que coincidió con temperaturas inusualmente frías en Europa y Norteamérica. La coincidencia, sin embargo, no implica causalidad: en general los expertos no atribuyen el frío de ese periodo a la baja actividad solar.
Manchas que hablan de la actividad
El rasgo más visible de actividad solar son las manchas solares: cuantas más manchas, más actividad geomagnética. Las manchas son regiones de campo magnético activo en la superficie del Sol, generado por el movimiento del plasma en el interior de la estrella, que hace el efecto de una dinamo. Se asocian a las tormentas solares, un término laxo que engloba fenómenos físicos distintos capaces de alterar con partículas cargadas y grandes dosis de radiación el entorno espacial terrestre. Durante 2007, 2008 y 2009 apenas hubo manchas, solo dos en diciembre de 2008.
Ahora nos aproximamos al mínimo del presente ciclo. El 11 de abril la actividad es muy baja y no se esperan tormentas en los próximos tres días. Pero la actividad aún debe bajar más, hasta alcanzar las cotas inferiores a finales de este año o en 2020.
La predicción de consenso para el ciclo solar 25, emitida por el panel de expertos de la NOAA, es que “el ciclo 25 podría tener un comienzo lento, pero se prevé que tenga un máximo entre 2023 y 2026, y un número de manchas entre 95 y 130. Es una cifra mucho menor que la media, entre 140 y 220 manchas por ciclo”.
Se prevé que el ciclo 25 tenga un máximo entre 2023 y 2026, y un número de manchas entre 95 y 130, una cifra mucho menor que la media
El panel se muestra muy seguro (“alta confianza”) de que el próximo ciclo romperá la tendencia a la débil actividad solar que hemos observado en los pasados cuatro ciclos: “Esperamos que el ciclo 25 sea muy similar al 24: otro ciclo débil, precedido por un largo y profundo mínimo”, declaró Lisa Upton, física solar de Space Systems Research Corp.
Si ambos ciclos son, en efecto, similares, significará “que el declinamiento gradual en la amplitud del ciclo solar, observado entre los ciclos 21 a 24, ha concluido y no hay indicios de que nos estemos aproximando a un mínimo en la actividad solar como el de Maunder”, ha añadido Upton.
Ahora falta que acierten las predicciones. El modelo de la propia Upton, publicado el año pasado, predecía que la tendencia a la baja actividad sí seguiría, de forma que “el ciclo 25 será el más débil de los últimos cien años”.
Once años... más o menos
En el fondo, lo que ocurre es que el ciclo solar “es un fenómeno complejo que dura unos once años”, explica a Sinc el físico solar del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Pere L. Pallé. La periodicidad de los ciclos no es en absoluto perfecta.
Pallé explica que los modelos predictivos son de dos tipos: unos están basados en modelos estadísticos y predictivos, que tienen en cuenta la forma de los pasados ciclos para predecir el que viene. Otros, los modelos de dinamo solar, van al meollo de la cuestión: aplican los principios físicos que describen el comportamiento de la materia en un estado especial, como es el plasma en presencia de campos electromagnéticos en un cuerpo que gira (el Sol).
Lo que distingue a unos modelos de otros es “la complejidad y detalle de la física que se utiliza para modelar la actividad magnética, y no hay mucho acuerdo entre ellos”. El experto confía en que las nuevas previsiones acierten más que las anteriores: “Todos estamos a la espera de cuán bien van a hacerlo en el nuevo ciclo que ahora empieza... Creo que mejorará la predicción”.
Estas imágenes captadas por IRIS muestran los chorros en forma de renacuajo que contienen pseudo-descargas saliendo del Sol. Créditos: Abhishek Srivastava IIT (BHU)/Joy Ng, NASA’s Goddard Space Flight Center Científicos han descubierto chorros con forma de renacuajo que salen de regiones con campos magnéticos intensos en el Sol. A diferencia de los que viven en la Tierra, estos "renacuajos", formalmente llamados pseudo-descargas, están hechos completamente de plasma, el material conductor de electricidad cargado de partículas que representan aproximadamente el 99 por ciento del universo observable. El descubrimiento agrega una nueva pista a uno de los misterios más antiguos de la astrofísica.
Durante 150 años, los científicos han estado tratando de averiguar por qué la tenue atmósfera superior del Sol, la corona, es 200 veces más caliente que la superficie solar. Esta región, que se extiende a lo largo de millones de kilómetros, de alguna manera se sobrecalienta y libera continuamente partículas altamente cargadas, que corren a través del sistema solar a velocidades supersónicas.
Cuando esas partículas se encuentran con la Tierra, tienen el potencial de dañar satélites y astronautas, interrumpir las telecomunicaciones e incluso interferir con las redes eléctricas durante eventos particularmente fuertes. Comprender cómo la corona se calienta tanto puede, en última instancia, ayudarnos a comprender la física fundamental detrás de lo que impulsa estos eventos en la Tierra.
En los últimos años, los científicos han debatido ampliamente dos posibles explicaciones para el calentamiento coronal: nanobengalas y ondas electromagnéticas. La teoría de la nanobengala propone explosiones similares a bombas, que liberan energía a la atmósfera solar. Hermanos de las llamaradas solares más grandes, se espera que ocurran cuando las líneas del campo magnético se vuelven a conectar de forma explosiva, liberando una oleada de partículas calientes y cargadas. Una teoría alternativa sugiere que un tipo de onda electromagnética llamada ondas de Alfvén podría empujar partículas cargadas a la atmósfera como una onda del océano que empuja a un surfista. Los científicos ahora piensan que la corona puede ser calentada por una combinación de fenómenos como estos, en lugar de uno solo.
El nuevo descubrimiento de pseudo-descargas agrega otro jugador a ese debate. En particular, puede aportar calor a la corona durante momentos específicos, especialmente cuando el Sol está activo, como durante los máximos solares, la parte más activa del ciclo de 11 años del Sol marcado por un aumento en las manchas solares, las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal.
El descubrimiento de los renacuajos solares fue algo fortuito. Cuando los científicos analizaron recientemente los datos de la misión IRIS de la NASA, los científicos notaron que había chorros alargados únicos que emergían de las manchas solares (regiones frías y magnéticamente activas en la superficie del Sol) y que se elevaban 4.800 kilómetros hacia la corona interior. Los chorros, con cabezas voluminosas y colas enrarecidas, les parecieron a los científicos como renacuajos nadando a través de las capas del Sol.
"Estábamos buscando ondas y expulsión de plasma, pero en cambio, notamos estas pseudo-descargas dinámicas, como chorros de plasma desconectados, que no son como choques reales sino que son altamente energéticos para cumplir con las pérdidas de radiación del Sol", dijo Abhishek Srivastava, científico Instituto de Tecnología (BHU) en Varanasi, India, y autor principal del nuevo artículo publicado en Nature Astronomy.
Usando simulaciones por computadora que coinciden con los eventos, determinaron que estas pseudo-descargas podrían llevar suficiente energía y plasma para calentar la corona interna.
Los científicos creen que los pseudo-descargas son expulsadas por la reconexión magnética, un enredo explosivo de las líneas del campo magnético, que a menudo ocurre en y alrededor de las manchas solares. Las pseudo-descargas solo se han observado alrededor de los bordes de las manchas solares hasta ahora, pero los científicos esperan que también se encuentren en otras regiones altamente magnetizadas. En los últimos cinco años, IRIS ha mantenido un ojo en el Sol en sus más de 1.,000 órbitas alrededor de la Tierra. Es uno de los muchos satélite de la flota de la NASA que mira al Sol y ha observado continuamente el Sol durante las últimas dos décadas. Juntos, están trabajando para resolver el debate sobre el calentamiento coronal y resolver otros misterios que guarda el Sol.
La Tierra, en su órbita alrededor del Sol - Fotolia | Vídeo: Así se ve el solsticio desde el espacio
Las estaciones son una de las formas más claras que tiene la naturaleza de decirnos que pertenecemos a algo mucho más grande que nosotros mismos. Están determinadas por cuatro posiciones de la Tierra en su órbita alrededor del Sol que se conocen con el nombre de solsticios y equinoccios. El solsticio de invierno, el equinoccio de primavera, el solsticio de verano -que comienza este jueves, 21 de junio, a las 12.07 hora peninsular española (11.00 UT)- y el equinoccio de otoño.
Pero, ¿por qué hoy celebramos un solsticio y no un equinoccio? Por la sencilla razón de que la órbita de la Tierra no es exactamente circular, sino ovalada o elíptica. Por eso, tiene dos ejes, uno mayor y otro menor, de tal manera que dos veces al año la Tierra pasa por los extremos del eje mayor, y otras dos veces por los del eje menor.
El punto de la órbita de la Tierra que coincide con uno de los extremos del eje mayor recibe el nombre de solsticio: uno coincide con el inicio del verano y el otro con el inicio del invierno. El solsticio de verano también es el día que tiene la noche más corta del año, y el de invierno tiene la noche más larga del año.
De la misma forma, los puntos de la órbita en los que la Tierra coincide con los extremos del eje menor se llaman equinoccios. También son dos, que coinciden con el inicio de la primavera y el otoño. Los equinoccios son los días del año en los que el día y la noche duran lo mismo.
Desde el equinoccio de primavera hasta el solsticio de verano la duración de la noche es cada vez menor, y hay cada vez más horas de luz. A partir del solsticio de verano las horas de luz se van reduciendo, hasta que en el equinoccio de otoño se igualan las horas de luz y de oscuridad, y en el solsticio de invierno se alcanza el máximo de horas de oscuridad.
Hay que tener en cuenta que los solsticios y los equinoccios son distintos en el hemisferio norte y en el sur, ya que mientras en uno es verano, en el otro es invierno y al revés, y lo mismo sucede con los equinoccios.
