Cómo los Científicos Utilizaron los Datos de la NASA para Predecir la Corona del Eclipse Total Solar del 21 de agosto

Cuando el Eclipse total de energía solar arrasó con los Estados Unidos el 21 de agosto de 2017, los satélites de la NASA capturaron un conjunto diverso de imágenes desde el espacio. Pero días antes del Eclipse, algunos satélites de la NASA también permitieron a los científicos predecir lo que la Corona — la Atmósfera Exterior del Sol — se vería como durante el Eclipse, desde el suelo. Además de ofrecer un estudio de caso para probar nuestras habilidades predictivas, las predicciones también permitieron que algunos científicos de Eclipse eligieran sus objetivos de estudio con antelación.

Predicción Science, Inc., San Diego, California — una compañía de investigación de Física Computacional privada apoyada por la NASA, la National Science Foundation y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea — utilizaron datos del Observatorio de Dinámica Solar de la NASA, o SDO, para desarrollar un modelo numérico mejorado que simulaba como se vería la corona durante el Eclipse total. Su modelo utiliza observaciones de Campos Magnéticos en la Superficie del Sol y requiere una gran cantidad de recursos de supercomputación para predecir cómo el Campo Magnético forma la Corona con el tiempo.

Como la Corona y el material solar se extienden hacia fuera del Sol, pueden manifestarse como disturbios en el espacio cercano a la Tierra, conocido como Tiempo del Espacio. "Los modelos de Clima Espacial deben ser capaces de caracterizar la estructura de la Corona con el fin de mejorar las previsiones del camino y posibles impactos de estos eventos", dijo el Presidente y Científico de Ciencia Predictiva, Jon linker.

Una herramienta clave son los modelos de ordenador que simulan eventos en el Sol antes de que sucedan. Esta comparación de modelos y observaciones es un aspecto fundamental de la Heliofísica — el campo de la ciencia dedicado a entender el Sol y su influencia dinámica en todo el sistema solar. Sin la capacidad de medir directamente la Corona, Heliophysicists prueban sus teorías utilizando complejas simulaciones de computadora.

Los eclipses ofrecen una oportunidad única para que los científicos prueben estos modelos. Durante el Eclipse total, la Luna oscureció completamente la cara brillante del Sol, revelando la parte más íntima de la Corona — la región donde Erupciones Solares como las Expulsiones de Masa Coronal se originan, pero es difícil de observar en circunstancias ordinarias. Al comparar sus predicciones a las observaciones recogidas durante el Eclipse en sí, los investigadores pueden evaluar y mejorar el rendimiento de sus modelos Coronales.

El modelo que los investigadores de Ciencia Predictiva utilizaron para su predicción final del Eclipse de agosto de 2017 fue más complejo todavía. Además de los mapas de SDO del Campo Magnético del Sol, también utilizó observaciones SDO de Filamentos-las estructuras de la serpentina en la superficie del Sol abarcaron de material solar fresco, denso.

Una mayor complejidad exige más horas de cómputo, y cada simulación requirió a miles de procesadores y tardó dos días en tiempo real para completarse. El grupo de investigación funcionó su modelo en varios supercomputadores incluyendo instalaciones en el centro de cómputo avanzado de tejas en Austin, Tejas; el Centro de Supercomputación de San Diego en California; y el Supercomputador Pleiades en la NASA Advanced Supercomputing Facility en el centro de investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California.

"Basado en una comparación muy preliminar, parece que el modelo hizo muy bien en la captura de las características de la Corona a gran escala", dijo linker. En su creciente complejidad, el modelo demuestra que incluso las Finas Estructuras Magnéticas del Sol están íntimamente relacionadas con la vasta estructura de la Corona.

Mientras que los científicos estaban ejecutando sus modelos, el propio Observatorio de Relaciones Solares y Terrestres de la NASA, o la Nave Espacial Estéreo, también fue capaz de mirar hacia el futuro y proporcionar pistas sobre como la Corona se vería como el día del Eclipse. Cuando el Eclipse se acercó, debido a la posición de Stereo-a detrás del Sol y los índices particulares de rotación del Sol y la Tierra, la vista de Stereo-a de la Corona el 12 de agosto de 2017, era prácticamente la misma que los que estaban dentro del camino de la totalidad verían nueve días más tarde el 21 de agosto. Es decir, el punto de vista de Estéreo es aproximadamente nueve días antes de la Tierra.

Los instrumentos clave de Estéreo incluyen un par de Coronagraphs — telescopios que utilizan un disco de metal llamado un disco oculto para estudiar la Corona. Al igual que un Eclipse total, el disco oculto bloquea la luz brillante del Sol, lo que permite discernir la Corona circundante.

Coronógrafo imágenes del 12 y 21 de agosto muestran gran similitud; ambos tienen una forma dominante de tres serpentinas. Aquí, la imagen estéreo es comparada con una imagen del Observatorio conjunto de la ESA/NASA solar y Heliospheric, o Soho, que fue posicionado para compartir la visión de la tierra de la corona el 21 de agosto. La ligera diferencia en la ubicación de los serpentinas es debido al hecho de que estéreo-A y Soho ver el sol desde ángulos ligeramente diferentes.

"la pequeña diferencia entre las imágenes del 12 de agosto y 21 de agosto muestran que la atmósfera del sol evoluciona muy lentamente — como esperamos, en su fase descendente hacia el mínimo solar", dijo Angelos Vourlidas, miembro del equipo de ciencia estéreo y heliophysicist en el Johns Hopkins Laboratorio Universitario de física aplicada en Laurel, Maryland. "¡ El Sol se va a dormir lentamente, pero no en silencio, como la reciente avalancha de actividad solar nos recordó!"

El Mínimo Solar es el período de menor actividad solar en el ciclo natural de aproximadamente 11 años del Sol. En tiempos de mayor actividad solar, la Corona Dinámica podría haber evolucionado demasiado rápido para hacer una predicción útil. Pero en estos tiempos se acercaba al Mínimo Solar, tanto la ciencia predictiva como las predicciones del Eclipse de Estéreo ofrecían una oportunidad para que los investigadores mejoraran los modelos y nuestra comprensión de la actividad actual del Sol.

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

Last Updated: Oct. 16, 2017

Editor: Karl Hille

Traducción: El Quelonio Volador