Los científicos proponen el mecanismo para describir erupciones solares de todos los tamaños

De los jets largos, afilados a las explosiones masivas de material y de energía solares, las erupciones en el Sol vienen en muchas formas y tamaños. Debido a que estallan en escalas tan diferentes, los jets y las nubes masivas — llamadas expulsiones masivas coronales, o CMES — fueron previamente consideradas impulsadas por diferentes procesos.

Los científicos de la Universidad de Durham en el Reino Unido y la NASA ahora proponen que un mecanismo universal pueda explicar el espectro entero de erupciones solares. Utilizaron simulaciones de computadora 3D para demostrar que una variedad de erupciones teóricamente pueden ser consideradas como el mismo tipo de evento, sólo en diferentes tamaños y manifestados de diferentes maneras. Su trabajo se resume en un documento publicado en Nature el 26 de abril de 2017. Siga la evolución de una erupción en chorro en este video, que utiliza una simulación de computadora 3D del modelo de desglose para demostrar cómo un filamento se forma, gana energía y erupciones del Sol. Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA/Arms/Genna Duberstein, productor

El estudio fue motivado por observaciones de alta resolución de filamentos del Observatorio de Dinámica Solar de la NASA, o SDO, y de la Agencia conjunta de exploración aeroespacial de Japón/satélite Hinode de la NASA. Los filamentos son estructuras oscuras, serpentinas que se suspenden sobre la superficie del Sol y consisten en el material solar denso, frío. El inicio de las erupciones de CME se había sabido de largo para ser asociado a los filamentos, pero las observaciones mejoradas han demostrado recientemente que los jets tienen similar filamento-como las estructuras antes de la erupción también. Así que los científicos se propusieron ver si podían conseguir sus simulaciones de computadora para vincular filamentos a las erupciones de jet también.

"en CMES, los filamentos son grandes, y cuando llegan a ser inestables, estallan", dijo Peter Wyper, un físico solar en la Universidad de Durham y el autor principal del estudio. "las observaciones recientes han demostrado que lo mismo puede estar ocurriendo en eventos más pequeños como los jets coronales." Nuestro modelo teórico muestra que el jet puede ser descrito esencialmente como una mini-CME.

Los científicos solares pueden utilizar modelos de computadora como este para ayudar a completar su comprensión de las observaciones que ven a través de telescopios espaciales. Los modelos se pueden utilizar para probar diferentes teorías, esencialmente creando experimentos simulados que no pueden, por supuesto, ser realizados en una estrella real en la vida real.

Los científicos llaman a su mecanismo propuesto para cómo estos filamentos conducen a las erupciones el modelo del desglose, porque la manera que el filamento tensionado empuja implacablemente en-y finalmente rompe a través-sus restricciones magnéticas en espacio. Utilizaron previamente este modelo para describir CMES; en este estudio, los científicos adaptaron el modelo a eventos más pequeños y fueron capaces de reproducir jets en las simulaciones de computadora que corresponden a las observaciones SDO y Hinode. Tales simulaciones proporcionan la confirmación adicional para apoyar las observaciones que primero sugirió los jets coronales y los CMES se causan de la misma manera.

"el modelo de desglose unifica nuestra imagen de lo que está pasando en el Sol", dijo Richard Devore, coautor del estudio y físico solar en el Centro Goddard de vuelo espacial de la NASA en Greenbelt, Maryland. "dentro de un contexto unificado, podemos avanzar en la comprensión de cómo se inician estas erupciones, cómo predecirlos y cómo entender mejor sus consecuencias".

La clave para entender una erupción solar, según Wyper, es reconocer cómo el sistema de filamentos pierde el equilibrio, lo que desencadena la erupción. En el modelo de desglose, el culpable es la reconexión magnética, un proceso en el que las líneas de campo magnético se unen y se realinean explosivamente en una nueva configuración.

En condiciones estables, los lazos de las líneas magnéticas del campo sostienen el filamento abajo y suprimen la erupción. Pero el filamento naturalmente quiere expandirse hacia afuera, lo que enfatiza su entorno magnético con el tiempo y eventualmente inicia la reconexión magnética. El proceso libera explosivamente la energía almacenada en el filamento, que sale de la superficie del Sol y se expulsa al espacio.

Exactamente qué clase de erupción ocurre depende de la fuerza inicial y de la configuración de las líneas del campo magnético que contienen el filamento. En un CME, las líneas de campo forman lazos cerrados que rodean completamente el filamento, así que una nube en forma de burbuja finalmente estalla del Sol. En los jets, campos cercanos fluyen libremente de la superficie en espacio interplanetario, así que el material solar del filamento fluye hacia fuera a lo largo de esas líneas reconectadas lejos del Sol.

"ahora tenemos la posibilidad de explicar un continuo de erupciones a través del mismo proceso", dijo Wyper. "con este mecanismo, podemos entender las semejanzas entre los jets pequeños y los CMES masivos, e inferir erupciones dondequiera en medio."

El confirmar este mecanismo teórico requerirá observaciones de alta resolución del campo magnético y de los flujos de plasma en la atmósfera solar, especialmente alrededor de los polos del Sol donde muchos jets se originan-y eso datos que actualmente no están disponibles. Por ahora, los científicos miran a las próximas misiones como la sonda solar de la NASA y la Unión de la ESA (Agencia Espacial Europea)/NASA Orbiter solar, que adquirirá nuevas mediciones de la atmósfera del Sol y los campos magnéticos que emanan de las erupciones solares.

Imagen de la bandera: un filamento largo estalló en el sol el 31 de agosto de 2012, mostrado aquí en imágenes capturadas por el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA. Crédito: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA/SDO

By Lina Tran
NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md. 

Last Updated: April 26, 2017

Editor: Rob Garner

Traducción: El Quelonio Volador