Emisión ultravioleta extrema del plasma coronal solar en millones de grados. Crédito: Ensamblaje de Imágenes Atmosféricas (AIA) a bordo de la nave espacial Solar Dynamics Observatory (SDO) de la NASA
Casi 5.000 kilómetros sobre la superficie del sol se encuentra la pregunta centenaria de los físicos solares: ¿por qué las temperaturas en la atmósfera superior de la estrella (corona) son cientos de veces más altas que las temperaturas en la superficie visible del sol?
Un equipo internacional de científicos tiene una nueva respuesta a una pregunta, comúnmente conocida como el problema del calentamiento de la corona del Sol, con nuevos datos de observación obtenidos con el Telescopio Solar Goode (GST) de 1,6 metros en el Observatorio Solar Big Bear (BBSO), operado por el Centro de Investigación Solar Terrestre (CSTR) del NJIT.
En un estudio publicado en astronomía de la naturalezaLos científicos han revelado el descubrimiento de una intensa energía de onda de una región de plasma relativamente fría, oscura y altamente magnetizada en el Sol, capaz de atravesar la atmósfera solar y mantener una temperatura de un millón de Kelvin dentro de la corona.
Los científicos dicen que el descubrimiento es la clave más reciente para resolver muchos misterios relacionados que rodean a la estrella más cercana a la Tierra.
“El problema del calentamiento coronal es uno de los mayores misterios en el estudio de la física solar. Ha existido durante casi un siglo”, dijo Wenda Cao, directora de BBSO y profesora de física de NJIT, coautora del estudio. “Con este estudio, tenemos nuevas respuestas a este problema, que puede ser la clave para resolver muchas preguntas oscuras sobre el transporte y la disipación de energía en la atmósfera solar, así como sobre la naturaleza del clima espacial”.
Usando las capacidades de imagen únicas de GST, un equipo dirigido por Yuan Ding inicialmente pudo capturar oscilaciones transversales en la región más oscura y fría del sol, llamada umbra de manchas solares.
Estos parches oscuros de manchas solares pueden formarse porque el fuerte campo magnético de la estrella suprime la conductividad térmica e impide el envío de energía desde el interior más caliente a la superficie visible (o fotosfera), donde la temperatura alcanza los 5.000 grados centígrados.
Para investigar, el equipo midió la actividad asociada con numerosas características oscuras detectadas en una mancha solar activa registrada el 14 de julio de 2015.
“Los filamentos parecen estructuras en forma de cono con una altura típica de 500-1000 km y un ancho de unos 100 km”, explicó Vasyl Yurchyshyn, profesor de heliofísica del NJIT-CSTR y científico sénior de BBSO. “Su tiempo de vida varía de dos a tres minutos, y por lo general reaparecen en el mismo lugar en las partes más oscuras de la sombra, donde los campos magnéticos son más fuertes”.
“Estas fibrillas dinámicas oscuras se han observado en la sombra de las manchas solares durante mucho tiempo, pero por primera vez nuestro equipo pudo detectar sus oscilaciones laterales, que son manifestaciones de ondas rápidas”, dijo Cao. “Estas ondas de corte persistentes y ubicuas en filamentos altamente magnetizados transportan energía hacia arriba a través de cables magnéticos alargados verticalmente y contribuyen al calentamiento de la atmósfera superior del Sol”.
Al simular numéricamente estas ondas, el equipo estima que la energía transferida podría ser hasta miles de veces mayor que la pérdida de energía en la región de plasma activo de la atmósfera superior del Sol, disipando energía hasta cuatro órdenes de magnitud más rápido que la velocidad de calentamiento necesaria. para mantener alta la temperatura del plasma en la corona.
“Se han detectado varias ondas en todas partes del Sol, pero normalmente su energía es demasiado baja para calentar la corona”, dijo Yurchyshyn. “Las ondas rápidas detectadas en la sombra de las manchas solares son una fuente de energía sostenible y eficiente que puede ser responsable de calentar la corona sobre las manchas solares”.
Por ahora, los científicos dicen que los nuevos hallazgos no solo revolucionan nuestra visión de la umbra de las manchas solares, sino que representan otro paso importante en el avance de la comprensión de los físicos sobre el transporte de energía y los procesos de calentamiento de la corona solar.
Sin embargo, persisten las preguntas sobre el problema del calentamiento coronal.
“Si bien estos hallazgos son un paso para resolver el misterio, el flujo de energía que sale de las manchas solares solo puede ser responsable de calentar los bucles que están enraizados en las manchas solares”, dijo Cao. “Mientras tanto, hay otras áreas libres de manchas solares asociadas con bucles coronales calientes que aún esperan ser aclaradas. Esperamos que GST/BBSO continúe brindando evidencia observacional de la más alta resolución para desentrañar aún más los misterios de nuestra estrella”.
Proporcionado por el Instituto de Tecnología de Nueva Jersey