Las avalanchas magnéticas impulsan las erupciones solares

Erupciones solares

- ESA

MADRID, 21 Ene. (EUROPA PRESS) -

La sonda Solar Orbiter, dirigida por la ESA, ha descubierto que, así como las avalanchas en montañas nevadas comienzan con el movimiento de una pequeña cantidad de nieve, una llamarada solar se desencadena por perturbaciones inicialmente débiles que rápidamente se vuelven más violentas.

Este proceso de rápida evolución crea un cielo de gotas de plasma que continúan cayendo incluso después de que la llamarada se apague, según ha informado la ESA.

El descubrimiento fue posible gracias a una de las imágenes más detalladas de una gran llamarada solar obtenida por Solar Orbiter , observada durante el acercamiento de la nave espacial al Sol el 30 de septiembre de 2024. Se describe en un artículo publicado este miércoles en Astronomy & Astrophysics.

Las erupciones solares son potentes explosiones en el Sol. Se producen cuando la energía almacenada en campos magnéticos entrelazados se libera repentinamente mediante un proceso denominado 'reconexión'.

En cuestión de minutos, las líneas de campo magnético entrecruzadas en dirección opuesta se rompen y se reconectan. Las líneas de campo recién reconectadas pueden calentar y acelerar rápidamente el plasma a millones de grados, e incluso partículas de alta energía, alejándolo del punto de reconexión, lo que podría crear una erupción solar.

Las erupciones más potentes pueden iniciar una cadena de reacciones que conduzcan a tormentas geomagnéticas en la Tierra, quizá provocando apagones de radio, por lo que es tan importante monitorearlas y comprenderlas.

Sin embargo, los detalles de cómo se libera esta enorme cantidad de energía con tanta rapidez aún no se comprenden bien. Este conjunto sin precedentes de nuevas observaciones de Solar Orbiter -realizadas por cuatro instrumentos de la misión que trabajan en conjunto para proporcionar la imagen más completa jamás obtenida de una erupción solar- finalmente ofrece una respuesta convincente.

Las imágenes de alta resolución del Sensor de Imágenes Ultravioleta Extremo (EUI) de Solar Orbiter se enfocaron en estructuras de apenas unos cientos de kilómetros de diámetro en la atmósfera exterior del Sol (su corona ), capturando cambios cada dos segundos.

Otros tres instrumentos ( SPICE, STIX y PHI ) analizaron diversas profundidades y regímenes de temperatura, desde la corona hasta la superficie visible del Sol, o fotosfera.

OBSERVACIONES A LO LARGO DE UNOS 40 MINUTOS

Las observaciones permitieron a los científicos observar la acumulación de eventos que condujeron a la llamarada a lo largo de unos 40 minutos.

Cuando EUI comenzó a observar la región a las 23:06 Hora Universal (UT), unos 40 minutos antes del pico de actividad de las erupciones, ya existía un filamento oscuro con forma de arco de campos magnéticos retorcidos y plasma, conectado a una estructura en forma de cruz de líneas de campo magnético que se iluminaban progresivamente.

Al ampliar esta característica, se observa que aparecen nuevas hebras de campo magnético en cada fotograma de la imagen, lo que equivale a cada dos segundos o menos. Cada hebra está magnéticamente contenida y se retuerce como cuerdas.

Luego, como en una avalancha típica, la región se vuelve inestable. Las hebras retorcidas comienzan a romperse y reconectarse, desencadenando rápidamente una cascada de nuevas desestabilizaciones en la zona. Esto crea eventos de reconexión cada vez más fuertes y erupciones de energía, que se observan como un brillo repentino y creciente en las imágenes.

Un brillo particular comienza a las 23:29 UT, seguido por la desconexión del filamento oscuro de un lado, lanzándose al espacio y, al mismo tiempo, desenrollándose violentamente a gran velocidad. Se observan brillantes chispas de reconexión a lo largo del filamento con una impresionante alta resolución mientras la llamarada principal estalla alrededor de las 23:47 UT.

Los científicos ya habían propuesto un modelo simple de avalancha para explicar el comportamiento colectivo de cientos de miles de erupciones en el Sol y otras estrellas, pero no estaba claro si una sola gran llamarada podía describirse como una avalancha. Este resultado demuestra precisamente eso: una llamarada no es necesariamente una erupción única y coherente, sino una cascada de eventos de reconexión que interactúan.

LLUVIA DE GOTAS DE PLASMA

Por primera vez, y gracias a las mediciones simultáneas de los instrumentos SPICE y STIX de Solar Orbiter, el equipo de Pradeep ha podido explorar en una resolución extremadamente alta cómo la rápida serie de eventos de reconexión deposita energía en la parte más externa de la atmósfera del Sol.

De particular interés es la emisión de rayos X de alta energía, que indica dónde las partículas aceleradas han depositado su energía. Dado que las partículas aceleradas pueden escapar al espacio interplanetario y representar riesgos de radiación para satélites, astronautas e incluso tecnologías terrestres, comprender cómo ocurre este proceso es esencial para pronosticar el clima espacial.

En la llamarada del 30 de septiembre, la emisión en ultravioleta y rayos X ya estaba aumentando lentamente cuando SPICE y STIX comenzaron a observar la región.

La emisión de rayos X aumentó tan drásticamente durante la propia llamarada, a medida que se intensificaban los eventos de reconexión, que las partículas se aceleraron a velocidades del 40-50% de la velocidad de la luz, equivalente a unos 431-540 millones de km/h. Además, las observaciones mostraron que la energía se transfirió del campo magnético al plasma circundante durante estos eventos de reconexión.

Tras la fase principal de la llamarada, se observa que la forma original en cruz de las líneas del campo magnético se relaja en las imágenes de EUI, mientras que STIX y SPICE observaron que el plasma comenzaba a enfriarse y la emisión de partículas disminuía hacia niveles normales.

Al mismo tiempo, PHI observó la huella de la llamarada en la superficie visible del Sol, completando la imagen tridimensional del evento.