La inteligencia artificial permite nuevos conocimientos sobre el campo magnético solar

Una combinación de observaciones ultravioleta extrema (izquierda) y campo magnético (derecha). Las líneas de campo magnético se simulan y coinciden con las estructuras delineadas en el EUV. Fuente: Jarolim et al. al, 2023

Investigadores de la Universidad de Graz, en colaboración con científicos de Skoltech, lograron un gran avance en la física solar mediante el uso de inteligencia artificial para simular el campo magnético en la atmósfera superior del Sol casi en tiempo real. Este estudio, publicado en astronomía de la naturalezaes una gran promesa para avanzar en nuestra comprensión del comportamiento del Sol y su efecto en el clima espacial.

El campo magnético del sol es el principal impulsor del clima espacial, que puede causar daños a infraestructuras críticas como la electricidad, la aviación y nuestra tecnología espacial. La principal fuente de fenómenos meteorológicos espaciales serios son las regiones activas del sol, que son regiones alrededor de las manchas solares donde emanan fuertes campos magnéticos a través de la superficie del sol. Las capacidades de observación actuales solo nos permiten medir el campo magnético en la superficie del Sol, pero la acumulación y liberación de energía tiene lugar más arriba en la atmósfera solar, la corona solar.

Usando el poder de las redes neuronales basadas en la física, el equipo pudo integrar los datos de observación con un modelo del campo magnético sin fuerza física, proporcionando una comprensión integral de la relación entre los fenómenos observados y la física subyacente a la actividad solar. Este método de última generación representa un hito importante en la física solar y abre nuevas posibilidades para las simulaciones solares numéricas.

Los científicos simularon la evolución de la región solar activa observada y demostraron la viabilidad de simular el campo magnético sin fuerza en tiempo real. Sorprendentemente, este proceso requirió menos de 12 horas de tiempo computacional para simular una serie de observaciones de cinco días. Esta velocidad sin precedentes permite a los científicos analizar y pronosticar la actividad solar en tiempo real, lo que mejora nuestra capacidad para predecir eventos meteorológicos en el espacio.

Líneas de campo magnético simuladas con campo magnético superficial observado en la parte inferior. Fuente: Jarolim et al. al, 2023

El equipo estudió más a fondo la evolución temporal de la energía magnética libre en el volumen de la corona, que está asociada con las erupciones solares en el Sol, como las eyecciones de masa coronal, grandes nubes de plasma expulsadas de la atmósfera del Sol a velocidades de 100- 3.500 km/seg. La comparación con las observaciones ultravioleta extremas confirmó la solidez y precisión de la metodología. Lo que es más importante, los resultados revelaron un agotamiento significativo de la energía magnética libre, tanto espacial como temporalmente, que se correlaciona directamente con las erupciones solares observadas.

Robert Jarolim, investigador principal, dijo: “Nuestro uso de la IA en este contexto representa un paso adelante que cambia el juego. El uso de técnicas de inteligencia artificial para simulaciones numéricas nos permite tener mejor en cuenta los datos de observación y tiene un gran potencial para desarrollar aún más nuestras capacidades de simulación. ”

La profesora asociada de Skoltech, Tatiana Podlachikova, dice: “La velocidad de los cálculos promete mejorar el pronóstico del clima espacial y expandir nuestra comprensión del comportamiento del Sol”.

La investigación, realizada por científicos de la Universidad de Graz y Skoltech, representa un avance notable en el campo de la física solar. Usando el poder de la inteligencia artificial y las redes neuronales basadas en la física, lograron simulaciones en tiempo real del campo magnético de la corona del Sol, revolucionando nuestra capacidad para comprender la actividad solar.

Proporcionado por el Instituto Skolkovo de Ciencia y Tecnología

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