Explosión asimétrica en la corona Solar

Título del artículo original: Three-dimensional analyses of an aspherical coronal mass ejection and its driven shock.
Autores: Beili Ying, Li Feng, Bernd Inhester, Marilena Mierla, Weiqun Gan, Lei Lu, Shuting Li.
Institución del primer autor: Laboratorio de materia oscura y astronomía espacial, Observatorio de la Montaña Morada, China.
Estado de la publicación: Aceptado para publicación en Astronomy & Astrophysics, acceso abierto en arXiv.

Nuestro Astro Rey es ahora, como siempre, un objeto de infinita fascinación. Lejos de ser una bola inmóvil de luz, eterna, constante, es en verdad activo y cambiante. Desde tiempos casi inmemoriales, la humanidad ha observado el Sol. Las primeras observaciones científicas del Sol ocurrieron literalmente miles de años atrás, en la antiguas civilizaciones en Grecia, China y Corea en 800 a.C., donde los incipientes astrónomos ya comenzaban a notar el ciclo solar. La madera de árboles antiguos, las capas de hielo de glaciares milenarios y sedimentos de roca nos dicen que el Sol ha tenido actividad cíclica por miles de años como mínimo.

El Sol tiene un ciclo periódico de 11 años, descubierto en 1843 por Samuel Heinrich Schwabe. Durante el ciclo solar, la actividad solar aumenta y disminuye siguiendo cambios en el campo magnético del Sol. El número de manchas solares también fluctúa con el ciclo solar. El último mínimo solar fue en Diciembre de 2019, y el próximo máximo será aproximadamente en Julio de 2025. Este ciclo de actividad nos afecta en la Tierra, a veces drásticamente. Por ejemplo, se cree que la Pequeña Edad de Hielo, un período de bajas temperaturas en la Tierra, particularmente en Europa, fue ocasionado por baja actividad solar. Las bajas temperaturas produjeron malas cosechas, pobreza y hambruna en Europa, sobre todo en el Siglo XVII. El clima espacial cambia constantemente, y así como el clima normal en la Tierra, tiene terribles tormentas.

Eyecciones de masa coronal

El evento más catastrófico de la actividad solar, excluyendo obviamente la eventual muerte del Sol, es la eyección de masa coronal. En este evento, gases ultra calientes en la corona solar son eyectados con inmensa velocidad, a veces en la dirección de la Tierra. La frecuencia de las eyecciones también fluctúa con el ciclo solar: de 1 cada 5 días en el mínimo, a 3 o 4 al día durante el máximo, o sea 15 o 20 veces más durante el máximo que durante el mínimo. Las eyecciones de masa coronal pueden provocar daños a satélites y cables eléctricos, lo que a su vez puede desencadenar pérdidas de electricidad y accidentes o daños. En 1859, una tormenta solar particularmente fuerte dañó la red de telégrafos de Estados Unidos, en aquellos años recién incipiente, lo que quizás fue afortunado. Se observaron fuegos, algunos operadores recibieron choques eléctricos, y las auroras se observaron en lugares tan lejanos de los polos como Cuba. Ni quiero imaginar que podría pasarle a una estación espacial humana que no esté protegida por el campo magnético terrestre. Obviamente los daños podrían ser catastróficos. No está de más decir que el estudio de estas explosiones cataclísmicas es muy importante para el futuro. Los autores del artículo de hoy investigan una eyección que ocurrió en 2010.

Modelando eyecciones

Los autores se concentran en una eyección que ocurrió el 31 de Agosto de 2010. La eyección fue asimétrica y los autores la modelan tan precisamente como pueden, nada de vacas esféricas en este trabajo. Utilizaron observaciones tomadas por dos satélites dedicados al monitoreo del Sol: SOHO y STEREO. El primero es un satélite de la Agencia Espacial Europea (ESA por sus siglas en Inglés), lanzado en 1995 y aún operativo. STEREO consiste en dos satélites casi idénticos, lanzados por NASA en 2006. Cuatro años después de que los datos del presente trabajo fueron tomados, NASA perdió contacto con uno de los dos satélites de STEREO cuando comenzó a girar descontroladamente. La rotación era muy lenta: tan solo 1 revolución cada 2 minutos, mucho más lento que un pollo rostizado. ¡Obviamente, los instrumentos de un satélite son bastante más delicados que un pollo!

Los autores utilizan los datos de varios satélites por que ellos están en distintas ubicaciones que permitieron observar la eyección de distintos ángulos. Podemos apreciar un ejemplo de estos datos a continuación.

Los autores utilizan los datos de STEREO y SOHO, que por brevedad no mostramos en este artículo, para crear un modelo matemático de la geometría de la eyección. Las imágenes desde diversos puntos de vista son absolutamente fundamentales para poder reconstruir la eyección en 3 dimensiones.

Nótese en la Figura 4, el tamaño de la eyección es muchas veces más grande que el Sol mismo. Esto no es una contradicción: la eyección es más grande pero mucho menos densa y menos pesada que el Sol. Los autores utilizan su modelo para estimar el campo magnético de la corona solar a distancias entre 7 y 13 radios solares. Encuentran que el campo magnético disminuye desde 43 miliGauss a 12 miliGauss en esa distancia. Esa magnitud de campo magnético es cerca de 10 veces más débil que el campo magnético de la superficie terrestre. También usan sus datos para estimar la velocidad de Alfvén de la corona solar, esencialmente la rapidez con que partículas cargadas eléctricamente se mueven en el campo magnético del Sol. Encuentran que las velocidades disminuyen aproximadamente desde 900 kilómetros por segundo hasta alrededor de 500 km/s, velocidades sumamente altas. Utilizando estas técnicas y mediciones, los autores contribuyen a nuestro conocimiento del Astro Rey y el clima espacial. Entre la nueva carrera espacial y el próximo máximo solar en 2025, entender al Sol y el Sistema Solar es más importante que nunca.