Los primeros resultados de la sonda solar Parker de la NASA

Por Francisco R. Villatoro, el 6 diciembre, 2019. Categoría(s): Astrofísica • Ciencia • Física • Nature • Noticias • Physics • Science

En los próximos seis años la sonda solar Parker realizará 21 sobrevuelos del Sol. Imitando al mítico Ícaro se acercará todo lo posible a nuestro astro, tratando de desvelar misterios solares como por qué la corona solar alcanza temperaturas de un millón de kelvin mientras su superficie visible solo llega a 6000 K. Se publican en Nature  cuatro artículos con las primeras observaciones de esta sonda. Todo se resume en que al ver el Sol desde más cerca, todo lo que se ve es mucho más complicado que desde la Tierra. Pero siendo los primeros resultados, habrá que esperar a más resultados para intentar entender lo observado.

Los artículos son S. D. Bale, S. T. Badman, …, J. R. Wygant, “Highly structured slow solar wind emerging from an equatorial coronal hole,” Nature (04 Dec 2019), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1818-7; J. C. Kasper, S. D. Bale, …, N. A. Schwadron, “Alfvénic velocity spikes and rotational flows in the near-Sun solar wind,” Nature (04 Dec 2019), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1813-z; D. J. McComas, E. R. Christian, …, A. P. Rouillard, “Probing the energetic particle environment near the Sun,” Nature (04 Dec 2019), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1811-1; R. A. Howard, A. Vourlidas, …, N. M. Viall, “Near-Sun observations of an F-corona decrease and K-corona fine structure,” Nature (04 Dec 2019), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1807-x; más información divulgativa en Daniel Verscharen, “A step closer to the Sun’s secrets,” Nature 576 doi: 10.1038/d41586-019-03665-3; “Parker probe kicks off a golden age for solar exploration,” Nature 576, 8 (2019), doi: https://doi.org/10.1038/d41586-019-03710-1.

La sonda solar Parker (PSP, por Parker Solar Probe) se encuentra a 24 millones del kilómetros del Sol; recuerda que la distancia media de Mercurio al Sol es de unos 58 millones de kilómetros. La corona es la fuente del viento solar, un plasma de partículas cargadas (electrones e iones) que se mueven a lo largo de las líneas de campo magnético. La PSP ha observado que estas líneas se curvan en forma de S, dotando de esta forma a la trayectoria de las partículas cargadas. Además se ha observado que se emiten brotes de plasma desde la superficie que son la fuente primaria del viento solar. Además, se observan fluctuaciones en el viento solar mayores de lo esperado; su origen podría ser la turbulencia o las inestabilidades del plasma. Futuros sobrevuelos tendrán que clarificarlo.

Como nos cuenta Verscharen en su excelente resumen, Bale y sus colegas presentan mediciones de la dirección y la intensidad del campo magnético solar que es arrastrado por el viento solar a partir de un agujero coronal en el ecuador del Sol. Se observan variaciones rápidas en la dirección del campo que duran solo unos minutos. Su gran amplitud (mayores que las detectadas cerca de la Tierra) y su gran frecuencia aún no tienen explicación. Quizás su origen es la turbulencia en el viento solar o las inestabilidades del plasma. Estas últimas parecen tener un efecto mucho mayor sobre la dinámica y la energía del viento solar de lo que se esperaba anteriormente.

Kasper y sus colegas han observado los iones y electrones del plasma solar, y cómo en ocasiones su velocidad radial se invierte dando lugar a una trayectoria curvada en forma de S. Se observado en los electrones tipo strahl  (del alemán para rayo o haz) en el viento solar; estos electrones se encuentran en haces muy colimados que siguen las líneas del campo magnético solar; los otros tipos de electrones en el viento solar se llaman electrones de halo, con una distribución isótropa, que no está colimada. Las trayectorias en forma de S gracias a la medida de su velocidad radial tienen una a gran componente azimutal (perpendicular a la dirección radial); esta última es el gran misterio a explicar por los teóricos.

McComas y sus colegas han estudiado los iones y los electrones más energéticos, que son acelerados por las eyecciones de masa coronal y por las ondas de choque asociadas a ellas que se propagan en el espacio interplanetario. Se ha podido diferenciar las partículas aceleradas por ambos procesos.

La diferencia entre el tiempo de llegada a los sensores de la PSP de las partículas más rápidas respecto a las más lentas. Así se pude estimar su trayectoria y su longitud, lo que ha llevado a una sorpresa, ya que son más largas de lo esperado. Se explica dicho fenómeno porque el campo magnético tiene una geometría más complicada de lo esperado y las trayectorias de las partículas se curvan en forma de S, como se observó en el artículo de Bale y sus colegas.

Howard y sus colegas han estudiado la intensidad de las partículas de polvo dispersadas por el viento solar. Los datos preliminares apuntan a que hay regiones libres de polvo cerca del Sol, que no habían sido observadas hasta ahora. Junto con las variaciones espaciales del viento solar, se han observado paquetes (blobs) de plasma eyectados desde el Sol en la parte más cercana a su superficie del viento solar. Su razón de aspecto (cociente entre anchura y su longitud) es pequeña al inicio (su forma es como una elipse alargada), pero conforme se aceleran va aumentando (su forma elíptica se va redondeando).

Los cuatro artículos muestran que la dinámica solar observada desde cerca es más complicada de como se observaba desde la Tierra. Ahora es el turno de los astrofísicos solares teóricos que tendrán que desarrollar modelos que permitan entender las observaciones. Pero, sin lugar a dudas, se necesitarán nuevas observaciones para sesgar el espacio de modelos que surgirán. Sin lugar a dudas PSP de NASA aportará información muy relevante sobre el Sol. Pero no estará sola, ya que la ESA lanzará en 2020 la misión Solar Orbiter (SO), que no se acercará tanto como PSP al Sol, pero que a cambio dispondrá de instrumentos de medida mucho más avanzados. Las medidas conjuntas de PSP y SO prometen ayudar a desvelar muchos de los misterios que aún nos reserva el Sol.



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