Científicos miden la energía en evolución de los primeros minutos explosivos de una llamarada solar

Imagen de la superficie solar capturada por la NASA.
Imagen de la superficie solar capturada por la NASA.

A medida que aumenta la actividad solar en el transcurso del ciclo solar de 11 años, se utilizarán para proporcionar los primeros magnetogramas coronales diarios.

Científicos miden la energía en evolución de los primeros minutos explosivos de una llamarada solar

A fines de 2017, una nueva región masiva de campo magnético estalló en la superficie del Sol junto a una mancha solar existente. La poderosa colisión de energía magnética produjo una serie de potentes erupciones solares, causando turbulentas condiciones climáticas espaciales en la Tierra. Estas fueron las primeras bengalas en ser capturadas, en su progresión momento por momento por el radiotelescopio de matriz solar expandida de Owens Valley (EOVSA) recientemente inaugurado por NJIT.

En una investigación publicada en la revista Science, los científicos solares que registraron esas imágenes han identificado por primera vez exactamente cuándo y dónde la explosión liberó la energía que calienta el plasma arrojado a energías equivalentes a mil millones de grados de temperatura.

Con los datos recopilados en el espectro de microondas han podido proporcionar mediciones cuantitativas de la intensidad del campo magnético en evolución directamente después del encendido de la antorcha y han seguido su conversión en otras formas de energía (cinética, térmica y supertérmica) que alimentan el explosivo de la antorcha.

Hasta la fecha, estos cambios en el campo magnético de la corona durante una erupción u otra erupción a gran escala se han cuantificado solo indirectamente, a partir de extrapolaciones, por ejemplo, del campo magnético medido en la fotosfera, la capa superficial del Sol vista en blanco ligero. Estas extrapolaciones no permiten mediciones precisas de los cambios locales dinámicos del campo magnético en las ubicaciones y en escalas de tiempo lo suficientemente cortas como para caracterizar la liberación de energía de la llamarada.

"Hemos podido determinar la ubicación más crítica de la liberación de energía magnética en la corona", dijo Gregory Fleishman, un distinguido profesor de investigación de física en el Centro de Investigación Solar-Terrestre de NJIT y autor del artículo. "Estas son las primeras imágenes que capturan la microfísica de una llamarada: la cadena detallada de procesos que ocurren en pequeñas escalas espaciales y de tiempo que permiten la conversión de energía".

Al medir la disminución de la energía magnética y la fuerza simultánea del campo eléctrico en la región, pueden demostrar que las dos concordancias con la ley de conservación de la energía pueden cuantificar la aceleración de partículas que alimenta la llamarada solar, incluyendo La erupción asociada y el calentamiento por plasma.

Estos procesos fundamentales son los mismos que se producen en las fuentes astrofísicas más potentes, incluidas las explosiones de rayos gamma, así como en experimentos de laboratorio de interés para la investigación básica y la generación de energía de fusión práctica.

Con 13 antenas trabajando juntas, EOVSA toma imágenes a cientos de frecuencias en el rango de 1-18 GHz, incluidas las longitudes de onda ópticas, ultravioleta, rayos X y radio, en un segundo. Esta capacidad mejorada para observar la mecánica de las llamaradas abre nuevos caminos para investigar las erupciones más poderosas en nuestro sistema solar, que se encienden por la reconexión de líneas de campo magnético en la superficie del Sol y alimentadas por la energía almacenada en su corona.

"La emisión de microondas es el único mecanismo que es sensible al entorno del campo magnético coronal, por lo que las observaciones espectrales de microondas EOVSA únicas y de alta cadencia son la clave para permitir este descubrimiento de cambios rápidos en el campo magnético", señaló Dale Gary, un distinguido profesor de física en NJIT, director de EOVSA y coautor del artículo. "La medición es posible porque los electrones de alta energía que viajan en el campo magnético coronal emiten predominantemente su radiación sensible al magnetismo en el rango de microondas".

Antes de las observaciones de EOVSA, no había forma de ver la vasta región del espacio sobre la cual las partículas de alta energía se aceleran y luego están disponibles para una mayor aceleración por las poderosas ondas de choque impulsadas por la erupción de la llamarada, que, si se dirige a la Tierra, puede destruir naves espaciales y poner en peligro a los astronautas.

"La conexión de las partículas aceleradas por la llamarada con las aceleradas por los choques es una pieza importante en nuestra comprensión de qué eventos son benignos y cuáles representan una amenaza grave", dijo Gary.

Poco más de dos años después de que la matriz ampliada comenzó a funcionar, genera automáticamente imágenes de microondas del Sol y las pone a disposición de la comunidad científica en el día a día. A medida que aumenta la actividad solar en el transcurso del ciclo solar de 11 años, se utilizarán para proporcionar los primeros magnetogramas coronales diarios, mapas de la intensidad del campo magnético a 1.500 millas sobre la superficie del Sol.   @mundiario

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