Nanollamarada: primera imagen de este enigmático fenómeno solar
Imágenes del Solar Dynamics Observatory de la NASA pueden haber revelado las tan buscadas 'nanollamaradas' que se cree que calientan la corona solar a sus increíbles temperaturas.
Un nuevo estudio publicado en Nature Astronomy marca
la primera vez que los investigadores capturan el ciclo de vida completo de una
supuesta nanollamarada, desde los orígenes brillantes hasta la desaparición
total.
Se trata de pequeñas erupciones en el Sol, una mil
millonésima parte del tamaño de las erupciones solares normales. Eugene Parker
las predijo por primera vez en 1972 para resolver el enigma de por qué la
corona solar es millones de grados más caliente que las capas por debajo, a
pesar de estar más lejos del núcleo solar.
Casi 50 años después, el problema del calentamiento
coronal aún no se ha resuelto. Ha sido difícil confirmar algunas de las
diferentes teorías, en parte porque nadie ha visto nunca una nanollamarada.
"Son extremadamente difíciles de
observar", dijo Shah Bahauddin, profesor de investigación del Laboratorio
de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado, Boulder, y
autor principal del estudio.
Diminutas y breves, los mejores telescopios solo
recientemente se volvieron lo suficientemente poderosos como para resolverlos.
Y ver un pequeño destello no es suficiente, se necesita mucho para ser
considerado un verdadero avistamiento de nanollamarada. "Sabemos por
teoría lo que debemos buscar: qué huella dactilar dejaría una nanoflare",
dijo Bahauddin.
Para decir que observó un nanollamarada de
calentamiento de corona, se debe marcar al menos dos casillas principales.
Primero, como las llamaradas regulares, una nanollamarada se enciende por
reconexión magnética. Si la erupción que está viendo se calienta por algún otro
proceso, no es una nanollamarada.
La reconexión magnética se activa cuando las líneas
del campo magnético se realinean explosivamente. A diferencia de otros
mecanismos que calientan las cosas gradualmente, puede tomar plasma
relativamente frío y calentarlo mucho en un instante.
En segundo lugar, la nanollamarada tiene que
calentar la corona, que podría estar a miles de kilómetros por encima de donde
estallan. Eso no es trivial: muchas otras erupciones solares solo calientan su
entorno inmediato.
Cuando Bahauddin comenzó esta investigación como
estudiante de doctorado, no pensaba en nanollamaradas en absoluto. En busca de
un proyecto, decidió investigar algunos pequeños bucles brillantes (de
aproximadamente 90 kilómetros de ancho, son pequeños en escalas solares) que
había notado parpadeando en la capa justo debajo de la corona supercaliente.
Pero cuando amplió las imágenes tomadas por el
espectrógrafo de imágenes de la región de interfaz de la NASA, o el satélite
IRIS, descubrió dos sorpresas. Primero, estos bucles eran increíblemente
calientes: millones de grados más calientes que su entorno. Pero aún más
extraño, este calor se distribuyó de una manera inusual, de manera diferente a
la mayoría de los otros sistemas físicos.
Esta extraña observación les dijo que algo muy
específico debe estar sucediendo en estos bucles brillantes.
Bahauddin pasó los años siguientes ejecutando
simulaciones por computadora, probando diferentes mecanismos de calentamiento.
Necesitaba encontrar uno que pudiera coincidir con sus observaciones, incluido
calentar los elementos más pesados más que los más ligeros.
Al final, solo un mecanismo de calentamiento pudo
producir el efecto. El calor tuvo que provenir de un evento de reconexión
magnética, la misma fuerza impulsora detrás de las erupciones solares. La clave
estaba en las secuelas. A medida que las líneas del campo magnético se
retuercen y se vuelven a alinear, crean una breve corriente eléctrica que
acelera los iones recién liberados. Bahauddin lo compara con una multitud
aterrorizada.
Fundamentalmente, cuanto más tiempo pueda seguir
moviéndose un ion en un campo eléctrico, más energía gana. Aquí es donde los
iones más pesados, como el silicio, tienen una ventaja. "Dado que tienen
más impulso, pueden abrirse paso entre la multitud y robar toda la energía
disponible", dijo Bahauddin.
Este mecanismo podría explicar sus resultados, pero
aún así, fue una posibilidad remota. Las simulaciones mostraron que este
proceso solo sucedió en condiciones bastante específicas.
"Para que esto sucediera, se necesitaba una
temperatura específica y la proporción adecuada de silicio a oxígeno",
dijo Bahauddin y añadió: "Así que volvimos a mirar las medidas y vimos que
los números coincidían exactamente". Sorprendentemente, las condiciones del
Sol reflejaron sus simulaciones. Hasta ahora, estos bucles brillantes parecían
ser pequeñas llamaradas, pero ¿su calor realmente alcanzó la corona?
Bahauddin miró al Observatorio de Dinámica Solar
(SDO) de la NASA lleva telescopios sintonizados para ver el plasma
extremadamente caliente que solo se encuentra en la corona. Bahauddin localizó
las regiones justo encima de las iluminaciones poco después de que aparecieran.
"Y ahí estaba, sólo un retraso de 20
segundos", dijo Bahauddin. "Vimos el brillo, y luego vimos de repente
que la corona se sobrecalentaba a temperaturas de varios millones de
grados", explicó Bahauddin. "SDO nos dio esta información importante:
sí, esto de hecho está aumentando la temperatura, transfiriendo energía a la
corona".
Bahauddin documentó 10 casos de bucles brillantes
con efectos similares en la corona. Aún así, duda en llamarlos nanoflares.
"Nadie lo sabe realmente porque nadie lo ha visto antes", expresó
Bahauddin. "Es una suposición bien fundamentada, digamos".
Desde la perspectiva de la teoría que dice que las
nanollamaradas calientan la corona, lo único que queda por hacer es demostrar
que estos brillos ocurren con suficiente frecuencia, en todo el Sol, para
explicar el calor extremo de la corona. Eso todavía está en progreso. Pero
observar estas pequeñas explosiones a medida que calientan la atmósfera solar
es un comienzo convincente.
"Hemos demostrado cómo una estructura fría y
baja puede suministrar plasma supercaliente a la corona", concluyó
Bahauddin.
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