La misión Solar Orbiter ha encontrado pistas convincentes sobre el origen de los latigazos magnéticos del Sol y apunta hacia cómo su mecanismo de formación podría ayudar a acelerar el viento solar.
Esta nave de la NASA y la ESA ha realizado la primera observación de detección remota consistente con un fenómeno magnético llamado latigazo solar: grandes y repentinas desviaciones del campo magnético del viento solar.
La nueva observación proporciona una vista completa de la estructura, en este caso confirmando que tiene un carácter en forma de S, como se predijo. Además, la perspectiva global proporcionada por los datos de Solar Orbiter indica que estos campos magnéticos que cambian rápidamente pueden tener su origen cerca de la superficie del Sol.
Si bien varias naves espaciales han volado a través de estas desconcertantes regiones antes, los datos in situ solo permiten una medición en un solo punto y momento. En consecuencia, la estructura y la forma de la curvatura deben deducirse de las propiedades del campo magnético y del plasma medidas en un punto.
Cuando las naves espaciales germano-estadounidenses Helios 1 y 2 volaron cerca del Sol a mediados de la década de 1970, ambas sondas registraron inversiones repentinas del campo magnético solar. Estas inversiones misteriosas siempre fueron abruptas y siempre temporales, y duraron desde unos pocos segundos hasta varias horas antes de que el campo magnético volviera a su dirección original.
Estas estructuras magnéticas también fueron probadas a distancias mucho mayores del Sol por la nave espacial Ulysses a fines de la década de 1990. En lugar de un tercio del radio orbital de la Tierra desde el Sol, donde las misiones Helios hicieron su paso más cercano, Ulysses operó principalmente más allá de la órbita terrestre.
Su número aumentó drásticamente con la llegada de la sonda solar Parker de la NASA en 2018. Esto indicaba claramente que las inversiones repentinas del campo magnético son más numerosas cerca del Sol y llevó a sugerir que fueron causadas por turbaciones en forma de S en el campo magnético. Este comportamiento desconcertante le valió al fenómeno el nombre de latigazos. Se propusieron varias ideas sobre cómo podrían formarse.
El 25 de marzo de 2022, Solar Orbiter estaba a solo un día de un paso cercano del Sol, colocándolo dentro de la órbita del planeta Mercurio, y su instrumento Metis estaba tomando datos. Metis bloquea el resplandor brillante de la luz de la superficie del Sol y toma fotografías de la atmósfera exterior del Sol, conocida como corona. Las partículas en la corona están cargadas eléctricamente y siguen las líneas del campo magnético del Sol hacia el espacio. Las partículas cargadas eléctricamente se llaman plasma.
Alrededor de las 20.39 UTC, Metis registró una imagen de la corona solar que mostraba una torcedura distorsionada en forma de S en el plasma coronal. Para Daniele Telloni, del Instituto Nacional de Astrofísica - Observatorio Astrofísico de Torino, se parecía sospechosamente a una curva solar.
Al comparar la imagen de Metis, que había sido tomada en luz visible, con una imagen simultánea tomada por el instrumento Extreme Ultraviolet Imager (EUI) de Solar Orbiter, vio que el cambio de rumbo candidato estaba teniendo lugar sobre una región activa catalogada como AR 12972. Las regiones activas son asociado con las manchas solares y la actividad magnética. Un análisis posterior de los datos de Metis mostró que la velocidad del plasma sobre esta región era muy lenta, como se esperaría de una región activa que aún tiene que liberar su energía almacenada.
Telloni pensó que esto se parecía a un mecanismo generador de cambios propuesto por el profesor Gary Zank, de la Universidad de Alabama en Huntsville. La teoría analizó la forma en que las diferentes regiones magnéticas cerca de la superficie del Sol interactúan entre sí.
Cerca del Sol, y especialmente por encima de las regiones activas, existen líneas de campo magnético abiertas y cerradas. Las líneas cerradas son bucles de magnetismo que se arquean hacia la atmósfera solar antes de curvarse y desaparecer de nuevo en el Sol. Muy poco plasma puede escapar al espacio por encima de estas líneas de campo, por lo que la velocidad del viento solar tiende a ser lenta aquí. Las líneas de campo abierto son al revés, emanan del Sol y conectan con el campo magnético interplanetario del Sistema Solar. Son autopistas magnéticas a lo largo de las cuales el plasma puede fluir libremente y dar lugar al veloz viento solar.
Los autores del estudio demostraron que estos latigazos ocurren cuando hay una interacción entre una región de líneas de campo abiertas y una región de líneas de campo cerradas. A medida que las líneas de campo se juntan, pueden volver a conectarse en configuraciones más estables. Al igual que hacer restallar un látigo, esto libera energía y establece una perturbación en forma de S que viaja al espacio, lo que una nave espacial que pasa registraría como un latigazo.
Junto con un equipo de otros investigadores, construyeron un modelo informático del comportamiento y descubrieron que sus resultados se parecían mucho a la imagen de Metis, especialmente después de incluir cálculos sobre cómo se alargaría la estructura durante su propagación hacia el exterior a través de la corona solar.
"Diría que esta primera imagen de un latigazo magnético en la corona solar ha revelado el misterio de su origen", dice en un comunicado Telloni, cuyos resultados se publican en un artículo en The Astrophysical Journal Letters.
grb