Un equipo de científicos chino-alemanes ha identificado las estructuras magnéticas en la corona solar donde se origina el viento solar rápido. Utilizando imágenes y mapas Doppler del espectrómetro de radiación ultravioleta solar de mediciones de radiación emitida (SUMER) y magnetogramas entregados por el Michelson Doppler Imager (MDI) en el Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO) espacial de la ESA y la NASA, observaron el flujo del viento solar. de campos magnéticos en forma de embudo que están anclados en los carriles de la red magnética cerca de la superficie del Sol. Estas observaciones se presentan en la edición del 22 de abril de la revista Science. La investigación conduce a una mejor comprensión de la naturaleza magnética de las fuentes del viento solar, una corriente de plasma tenue y caliente (gas conductor de la electricidad) que afecta el ambiente espacial de la Tierra.
El viento solar consta de protones, partículas alfa (helio ionizado doble), iones pesados y electrones que fluyen desde la superficie del Sol con velocidades que oscilan entre 300 y 800 km / s. Los iones pesados en las regiones de la fuente coronal emiten radiación a ciertas longitudes de onda ultravioleta. Cuando fluyen hacia la Tierra, como lo hacen al rastrear el viento solar naciente, las longitudes de onda de la emisión ultravioleta se acortan, un fenómeno llamado efecto Doppler, que es bien conocido en su variante acústica, por ejemplo, por el cambio en el tono de La bocina de un coche de policía al acercarse o alejarse del oyente. En el caso solar, el movimiento de plasma hacia nosotros, lo que significa que está lejos de la superficie solar, se detecta como un cambio azul en el espectro ultravioleta y, por lo tanto, puede usarse para identificar el comienzo del flujo de viento solar.
Un espectro ultravioleta SUMER es similar a lo que se ve cuando un prisma separa la luz blanca en un arco iris de distintos colores. Sin embargo, la radiación ultravioleta es invisible para el ojo humano y no puede penetrar en la atmósfera de la Tierra. Al analizar la emisión ultravioleta obtenida por SUMER en el observatorio espacial SOHO del espacio, los físicos solares pueden aprender mucho sobre el Sol e inferir la temperatura del gas, la composición química y el movimiento en las diversas capas atmosféricas.
"La fina estructura magnética de la región de origen del viento solar se ha mantenido esquiva", dijo el primer autor, el profesor Chuanyi Tu, del Departamento de Geofísica de la Universidad de Pekín en Beijing, China. “Durante muchos años, los físicos solares y espaciales han observado rápidas corrientes de viento solar provenientes de regiones coronales con líneas abiertas de campo magnético y baja intensidad de luz, los llamados agujeros coronales. Sin embargo, solo combinando observaciones complejas de SOHO de una manera novedosa hemos podido inferir las propiedades de las fuentes dentro de agujeros coronales. El viento solar rápido parece originarse en embudos coronales con una velocidad de aproximadamente 10 km / s a una altura de 20,000 kilómetros sobre la fotosfera ”.
"El viento solar rápido comienza a fluir desde la parte superior de los embudos en agujeros coronales con una velocidad de flujo de aproximadamente 10 km / s", afirma el profesor Tu. “Este flujo de salida se ve como grandes parches en el desplazamiento azul Doppler (áreas sombreadas en la figura anterior) de una línea espectral emitida por iones Ne + 7 a una temperatura de 600,000 Kelvin, que puede usarse como un buen indicador del flujo de plasma caliente . A través de una comparación con el campo magnético, extrapolado de la fotosfera por medio de los datos magnéticos MDI, encontramos que el patrón de desplazamiento azul de esta línea se correlaciona mejor con las estructuras de campo abierto a 20,000 km ".
El espectrómetro SUMER analizó las fuentes del viento solar al observar la radiación ultravioleta proveniente de una gran área de la región polar norte del Sol. “La identificación clara de la estructura magnética detallada de la fuente, que ahora se revela como embudos coronales, y la determinación de la altura de liberación y la velocidad inicial del viento solar son pasos importantes para resolver los problemas de suministro de masa y aceleración básica. Ahora podemos centrar nuestra atención en estudiar más condiciones de plasma y procesos físicos que ocurren en los embudos coronales en expansión y en sus cuellos estrechos anclados en la red magnética ”, dice el profesor Eckart Marsch, coautor del artículo de Science.
Resolver la naturaleza y el origen del viento solar es uno de los objetivos principales para los que se diseñó SOHO. La comunidad astronómica sabe desde hace tiempo que el viento solar rápido proviene de agujeros coronales. Lo nuevo aquí es el descubrimiento de que estos flujos comienzan en embudos coronales, que tienen su fuente ubicada en los bordes de la red magnética. Justo debajo de la superficie del Sol hay grandes células de convección. Cada celda tiene campos magnéticos asociados, que se concentran en los carriles de la red por magnetoconvección, donde se anclan los cuellos del embudo. El plasma, aunque todavía está confinado en pequeños bucles, se lleva por convección a los embudos y luego se libera allí, como un cubo de agua que se vacía en un canal de agua abierto.
"Anteriormente se creía que el viento solar rápido se origina en cualquier línea de campo abierto en la capa de ionización del átomo de hidrógeno ligeramente por encima de la fotosfera", dice el profesor Marsch, "Sin embargo, el cambio Doppler bajo de una línea de emisión de iones de carbono muestra que el flujo de salida masivo aún no se ha producido a una altura de 5,000 km. Ahora se considera que el plasma del viento solar es suministrado por plasma proveniente de muchos bucles magnéticos pequeños, con solo unos pocos miles de kilómetros de altura, que abarrotan el embudo. A través de la reconexión magnética, el plasma se alimenta desde todos los lados al embudo, donde puede acelerarse y finalmente formar el viento solar ".
El instrumento SUMER fue construido bajo el liderazgo del Dr. Klaus Wilhelm, quien también es coautor del artículo, en el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (anteriormente Instituto Max Planck para la Aeronáutica) en Lindau, Alemania, con contribuciones clave. del Institut d'Astrophysique Spatiale en Orsay, Francia, el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, la Universidad de California en Berkeley, y con el apoyo financiero de agencias nacionales alemanas, francesas, estadounidenses y suizas. SOHO ha estado operando durante casi diez años en un punto de vista especial en el espacio a 1.5 millones de kilómetros de la Tierra, en el lado de la Tierra hacia el sol. SOHO es un proyecto de colaboración internacional entre la Agencia Espacial Europea y la NASA. Fue lanzado en un cohete Atlas II-AS desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA, Florida, en diciembre de 1995 y es operado desde el Centro de Vuelo Espacial Goddard.
Fuente original: Comunicado de prensa de la Sociedad Max Planck
