La nave espacial Solar Orbiter descubre pequeños chorros que podrían impulsar el viento solar

Por la Agencia Espacial Europea (ESA) 26 de agosto de 2023

El Solar Orbiter descubrió pequeños chorros provenientes del Sol, lo que podría explicar el origen del viento solar. Esto desafía las creencias tradicionales sobre la generación del viento, y los nuevos datos sugieren una salida intermitente. Los hallazgos también podrían tener implicaciones para comprender las atmósferas de otras estrellas. Crédito: ESA y NASA/Solar Orbiter/Equipo EUI; reconocimiento: Lakshmi Pradeep Chitta, Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar

The ESA/NASAEstablished in 1958, the National Aeronautics and Space Administration (NASA) is an independent agency of the United States Federal Government that succeeded the National Advisory Committee for Aeronautics (NACA). It is responsible for the civilian space program, as well as aeronautics and aerospace research. Its vision is "To discover and expand knowledge for the benefit of humanity." Its core values are "safety, integrity, teamwork, excellence, and inclusion." NASA conducts research, develops technology and launches missions to explore and study Earth, the solar system, and the universe beyond. It also works to advance the state of knowledge in a wide range of scientific fields, including Earth and space science, planetary science, astrophysics, and heliophysics, and it collaborates with private companies and international partners to achieve its goals." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">NASA Solar Orbiter spacecraft has discovered a multitude of tiny jets of material escaping from the Sun’s outer atmosphere. Each jet lasts between 20 and 100 seconds, and expels plasmaPlasma is one of the four fundamental states of matter, along with solid, liquid, and gas. It is an ionized gas consisting of positive ions and free electrons. It was first described by chemist Irving Langmuir in the 1920s." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> plasma a alrededor de 100 km/s (60 millas/s) o 360.000 km/h (220.000 mph). Estos chorros podrían ser la fuente de viento solar tan buscada.

El viento solar está compuesto de partículas cargadas, conocidas como plasma, que escapan continuamente del Sol. Se propaga hacia el exterior a través del espacio interplanetario, chocando con todo lo que encuentra a su paso. Cuando el viento solar choca con el campo magnético de la Tierra, produce las auroras.

Aunque el viento solar es una característica fundamental del Sol, comprender cómo y dónde se genera cerca del Sol ha resultado difícil de alcanzar y ha sido un foco clave de estudio durante décadas. Ahora, gracias a su instrumentación superior, Solar Orbiter nos ha acercado un paso importante.

Este mosaico de imágenes muestra una multitud de diminutos chorros de material que escapan de la atmósfera exterior del Sol. Las imágenes provienen de la nave espacial Solar Orbiter de la ESA/NASA. Aparecen como rayas oscuras a lo largo de la superficie solar en este mosaico. Las imágenes son "negativas", lo que significa que, aunque los chorros se muestran oscuros, son destellos brillantes contra la superficie solar. Crédito: ESA y NASA/Solar Orbiter/Equipo EUI; reconocimiento: Lakshmi Pradeep Chitta, Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar, CC BY-SA 3.0 IGO

Los datos provienen del instrumento Extreme Ultraviolet Imager (EUI) de Solar Orbiter. Las imágenes del polo sur del Sol tomadas por EUI el 30 de marzo de 2022 revelan una población de características débiles y de corta duración que están asociadas con pequeños chorros de plasma expulsados ​​de la atmósfera del Sol.

"Sólo pudimos detectar estos diminutos chorros gracias a las imágenes de alta resolución y alta cadencia sin precedentes producidas por EUI", dice Lakshmi Pradeep Chitta, del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar, Alemania, y autor principal del artículo que describe este trabajo. . En particular, las imágenes fueron tomadas en el canal ultravioleta extremo del generador de imágenes de alta resolución de EUI, que observa plasma solar de millones de grados a una longitud de onda de 17,4 nanómetros.

De particular importancia es el hecho de que los análisis muestran que estas características son causadas por la expulsión de plasma de la atmósfera solar.

This movie was created from observations taken by the ESA/NASA Solar Orbiter spacecraft on March 30, 2022, between 04:30 and 04:55 UTCCoordinated Universal Time or Universal Time Coordinated (UTC) is the primary time standard by which the world regulates clocks and time. Prior to 1972, this time was called Greenwich Mean Time (GMT) and is also known as "Z time" or "Zulu Time."  It is, within about 1 second, mean solar time at 0° longitude." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> UTC, y se lanzó anteriormente el año pasado. Muestra un "agujero coronal" cerca del polo sur del Sol. Los análisis posteriores revelaron que durante la observación se liberaron muchos chorros diminutos. Aparecen como pequeños destellos de luz brillante en la imagen. Cada uno expulsa al espacio partículas cargadas, conocidas como plasma. El círculo indica el tamaño de la Tierra a escala. Crédito: ESA y NASA/Solar Orbiter/Equipo EUI; reconocimiento: Lakshmi Pradeep Chitta, Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar

Los investigadores saben desde hace décadas que una fracción significativa del viento solar está asociada con estructuras magnéticas llamadas agujeros coronales, regiones donde el campo magnético del Sol no regresa hacia el Sol. En cambio, el campo magnético se extiende hacia las profundidades del Sistema Solar.

El plasma puede fluir a lo largo de estas líneas de campo magnético "abiertas", dirigiéndose hacia el Sistema Solar, creando el viento solar. Pero la pregunta era: ¿cómo se lanzó el plasma?

La suposición tradicional era que debido a que la corona está caliente, se expandirá naturalmente y una parte de ella escapará a lo largo de las líneas de campo. Pero estos nuevos resultados analizan el agujero coronal que estaba situado en el polo sur del Sol, y los chorros individuales que fueron revelados desafían la suposición de que el viento solar se produce sólo en un flujo continuo y estable.

"Uno de los resultados aquí es que, en gran medida, este flujo no es realmente uniforme; la ubicuidad de los chorros sugiere que el viento solar de los agujeros coronales podría originarse como un flujo de salida altamente intermitente", dice Andrei Zhukov, Real Observatorio de Bélgica. , colaborador del trabajo que dirigió la campaña de observación del Solar Orbiter.

La misión Solar Orbiter de la ESA se enfrentará al Sol desde dentro de la órbita de Mercurio en su máxima aproximación. Crédito: Medialab de la ESA/ATG

La energía asociada con cada chorro individual es pequeña. En el extremo superior de los fenómenos coronales se encuentran las erupciones solares de clase X, y en el extremo inferior, las llamadas nanollamaradas. Hay mil millones de veces más energía en una llamarada X que en una nanollamarada. Los diminutos chorros descubiertos por Solar Orbiter son incluso menos energéticos, manifiestan alrededor de mil veces menos energía que una nanollamarada y canalizan la mayor parte de esa energía hacia la expulsión del plasma.

La ubicuidad de ellos que implican las nuevas observaciones sugiere que están expulsando una fracción sustancial del material que vemos en el viento solar. Y podría haber eventos aún más pequeños y más frecuentes que proporcionen aún más.

"Creo que es un paso importante encontrar algo en el disco que sin duda contribuya al viento solar", afirma David Berghmans, Real Observatorio de Bélgica e investigador principal del instrumento EUI.

Actualmente, Solar Orbiter todavía gira alrededor del Sol cerca de su ecuador. Entonces, en estas observaciones, EUI mira a través del polo sur en un ángulo rasante.

"Es más difícil medir algunas de las propiedades de estos diminutos chorros cuando los vemos de canto, pero en unos años los veremos desde una perspectiva diferente a la de cualquier otro telescopio u observatorio, por lo que juntos deberían ayudar mucho", afirma. Daniel Müller, científico del proyecto de la ESA para Solar Orbiter.

Esto se debe a que a medida que avance la misión, la nave espacial inclinará gradualmente su órbita hacia las regiones polares. Al mismo tiempo, la actividad en el Sol progresará a lo largo del ciclo solar y los agujeros coronales comenzarán a aparecer en muchas latitudes diferentes, proporcionando una nueva perspectiva única.

Todos los involucrados estarán ansiosos por ver qué nuevos conocimientos pueden recopilar porque este trabajo se extiende más allá de nuestro propio Sistema Solar.

El Sol es la única estrella cuya atmósfera podemos observar con tanto detalle, pero es probable que el mismo proceso ocurra también en otras estrellas. Eso convierte estas observaciones en el descubrimiento de un proceso astrofísico fundamental.

Referencia: “Los chorros Picoflare impulsan el viento solar que emerge de un agujero coronal en el Sol” por LP Chitta, AN Zhukov, D Berghmans, H Peter, S Parenti, S Mandal, R Aznar Cuadrado, U Schühle, L. Teriaca, F. Auchère, K. Barczynski, É. Buchlin, Harra L, Kraaikamp E, Long DM, Rodriguez L, Schwanitz C, Smith PJ, Verbeeck C y Seaton DB Seaton

Solar Orbiter es una misión espacial de colaboración internacional entre la ESA y la NASA, operada por la ESA.