Una erupción solar de múltiples etapas revelaría el misterio de las erupciones solares

En una erupción dramática de múltiples etapas, el Sol ha revelado nuevas pistas que podrían ayudar a los científicos a resolver el antiguo misterio de las causas de las poderosas e impredecibles erupciones del Sol. Descubrir esta física fundamental podría ayudar a los científicos a predecir mejor las erupciones que causan condiciones climáticas espaciales peligrosas en la Tierra.

Erupción solar más grande que la Tierra. Una gigantesca cinta de gas caliente estalla hacia arriba desde el Sol, guiada por un bucle gigante de magnetismo invisible. Esta notable imagen fue capturada el 27 de julio de 1999 por SOHO, el Observatorio Solar y Heliosférico. La Tierra se superpone para comparar y muestra que de arriba a abajo el bucle de gas, o prominencia, se extiende aproximadamente 35 veces el diámetro de nuestro planeta en el espacio. Una prominencia es una extensión de gas que se arquea desde la superficie del Sol. Las prominencias son esculpidas por campos magnéticos que se generan dentro del Sol, y luego estallan a través de la superficie, impulsándose a la atmósfera solar. El Sol está hecho predominantemente de plasma, un gas electrificado de electrones e iones. Al estar cargados eléctricamente, los iones responden a los campos magnéticos. Entonces, cuando los bucles magnéticos alcanzan la atmósfera solar, se atraen enormes corrientes de plasma para llenarlos, creando las prominencias que pueden durar semanas o meses. Las prominencias espectaculares como esta no son particularmente comunes, algunas se detectan cada año. Cuando comienzan a colapsar, la mayor parte del gas "drena" por las líneas del campo magnético de regreso al Sol. Ocasionalmente, sin embargo, se vuelven inestables y liberan su energía al espacio. Estas prominencias eruptivas arrojan una gran cantidad de plasma que los físicos solares llaman una eyección de masa coronal. Las erupciones solares también están asociadas con eyecciones de masa coronal. Si este plasma golpea la Tierra, puede interrumpir satélites, redes eléctricas y comunicaciones. También hace que la aurora brille en los cielos polares. Tomada por el telescopio ultravioleta de SOHO, esta imagen muestra helio ionizado a una temperatura de aproximadamente 70 000ºC. Crédito: SOHO (ESA y NASA).

Esta explosión contenía componentes de tres tipos diferentes de erupciones solares que generalmente ocurren por separado, por lo que es la primera vez que se informa de un evento de este tipo. Tener los tres tipos de erupciones juntos en un evento proporciona a los científicos algo así como una Piedra Rosetta solar, lo que les permite traducir lo que saben sobre cada tipo de erupción solar para comprender otros tipos y descubrir un mecanismo subyacente que podría explicar todos los tipos de erupciones solares.

"Este evento es un eslabón perdido, donde podemos ver todos estos aspectos de diferentes tipos de erupciones en un pequeño paquete", dijo Emily Mason, autora principal del nuevo estudio y científica solar en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt. Maryland. "Lleva a casa el punto de que estas erupciones son causadas por el mismo mecanismo, pero a diferentes escalas".

Las erupciones en el Sol generalmente se presentan en una de tres formas: una eyección de masa coronal, un chorro o una erupción parcial. Las eyecciones de masa coronal (CME) y los chorros son erupciones explosivas que arrojan energía y partículas al espacio, pero se ven muy diferentes. Mientras los chorros entran en erupción como columnas estrechas de material solar, las CME forman enormes burbujas que se expanden, empujadas y esculpidas por los campos magnéticos del Sol. Las erupciones parciales, por otro lado, comienzan a erupcionar desde la superficie pero no conjuran suficiente energía para salir del Sol, por lo que la mayor parte del material vuelve a caer sobre la superficie solar.

Una erupción inusual en el Sol puede ofrecer pistas para comprender las misteriosas explosiones de nuestra estrella. La nueva investigación estudió un evento llamado la "Piedra Rosetta" de las erupciones solares. Así como la piedra de Rosetta fue la clave para comprender los jeroglíficos egipcios, estudiar esta erupción podría ser la clave para comprender todos los tipos de erupciones solares. Créditos: NASA / Mara Johnson-Groh / Haley Reed

En esta erupción, observada con el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA y el Observatorio Solar y Heliosférico de la NASA y de la ESA el 12 y 13 de marzo de 2016, los científicos vieron la eyección de una capa caliente de material solar sobre una región magnéticamente activa en la superficie del Sol. . La eyección era demasiado grande para ser un jet, pero demasiado estrecha para ser un CME. En media hora, una segunda capa más fría de material en la superficie también comenzó a erupcionar desde el mismo lugar, pero finalmente volvió a caer como una erupción parcial. Ver una erupción con características tanto de chorro como de CME les dice a los científicos que probablemente sean causadas por un mecanismo singular.

Con esta nueva comprensión, los científicos pueden aplicar lo que saben sobre aviones a las CME. El evento también les dice a los científicos que ocurren erupciones parciales en el mismo espectro, pero encuentran un limitador aún desconocido que restringe su energía y no les permite salir del Sol.

Comprender el mecanismo detrás de estos eventos, especialmente las CME, es de vital importancia para predecir cuándo una gran erupción podría causar interrupciones en la Tierra. Las CME, en particular, liberan grandes nubes de partículas cargadas de alta energía y campos magnéticos que fluyen a través del sistema solar y pueden resultar en el clima espacial: una tormenta de partículas de alta energía y actividad que puede ser peligrosa para los astronautas y la tecnología en el espacio y , en casos extremos, redes de servicios públicos en la Tierra.

Al modelar la nueva erupción de Rosetta y otras descubiertas desde entonces, los científicos esperan poder descubrir qué mecanismo de raíz causa las erupciones solares y determina sus características. En última instancia, encontrar un detonante podría permitir a los científicos predecir cuándo una gran erupción podría amenazar la Tierra y Marte con varias horas de anticipación, lo que brinda tiempo suficiente para que los astronautas y los operadores de naves espaciales tomen medidas de precaución.

El nuevo estudio fue presentado el 7 de junio de 2021 por Mason en la reunión AAS 238 y ha sido aceptado para su publicación en Astrophysical Journal Letters.

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Por Mara Johnson-Groh

Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland

Última actualización: 8 de junio de 2021, enlace publicación.

Editor: Miles Hatfield