Representación artística de la sonda solar Parker de la NASA que recopila datos sobre el sol.
(Imagen: © Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins)
El sol está comenzando a renunciar a algunos de sus secretos mejor guardados.
Los primeros resultados científicos son de la NASA Sonda solar Parker (PSP), que ha volado más rápido y más cerca del sol que cualquier otro objeto hecho por el hombre en la historia.
Los retornos iniciales de PSP, que se informan en cuatro artículos publicados en línea hoy (4 de diciembre) en la revista Nature, comienzan a levantar el velo de la estrella de la Tierra, que ha permanecido sorprendentemente misteriosa a pesar de ser para siempre la luz más brillante en nuestro cielo.
"Estos cuatro documentos muestran que, al entrar en una región inexplorada del sistema solar, la PSP ya ha hecho grandes descubrimientos", escribió Daniel Verscharen, investigador del Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard en el University College de Londres, en un "Noticias y Vistas "pieza en el mismo número de la naturaleza. Verscharen no participó en ninguno de los nuevos estudios.
Besando el sol
los PSP lanzado en agosto de 2018, en una misión de $ 1.5 mil millones para ayudar a los investigadores a comprender mejor el funcionamiento interno del sol.
Los científicos de la misión están particularmente interesados en resolver dos rompecabezas de larga data: cómo la corriente de partículas que fluye continuamente del sol, conocida como el viento solar, se acelera a sus tremendas velocidades; y por qué la atmósfera exterior del sol, o corona, es mucho más caliente que su superficie. (Las temperaturas de la corona pueden superar los 2 millones de grados Fahrenheit, o 1.1 millones de grados Celsius. La superficie solar es francamente templada en comparación, a 11,000 F, o 6,000 C.)
La PSP está abordando estas preguntas lanzándose descaradamente la corona sí mismo. Una vez cada cinco meses más o menos, la sonda se acerca a través de la atmósfera chisporroteante del sol, obteniendo una visión de cerca sin precedentes de nuestra estrella.
Estos enfoques más cercanos, o pasos de perihelio, han llevado a la PSP a 15 millones de millas (24 millones de kilómetros) de la superficie solar hasta la fecha. Antes de esta misión, lo más cerca que una sonda había estado alguna vez del sol fue de 26.55 millones de millas (42.73 millones de kilómetros), una hazaña realizada en 1976 por la nave Helios 2, un esfuerzo conjunto de los Estados Unidos y la antigua Alemania Occidental.
Helios 2 también estableció el récord de la velocidad más rápida en relación con el sol, a 153,454 mph (246,960 km / h). Esta marca fue quebrada por el orbitador Juno Júpiter de la NASA, que alcanzó 165,000 mph (265,000 km / h) durante su llegada al gigante gaseoso en julio de 2016. Pero la PSP ahora es el rey de la velocidad: durante el primer paso de perihelio de la nave espacial, en noviembre. 6, 2018, la poderosa gravedad del sol aceleró la PSP a un velocidad máxima de 213,243 mph (343,181 km / h).
Las condiciones en la corona son extremas, por supuesto, por lo que la PSP está equipada con una armadura resistente: un escudo compuesto de carbono de 4.5 pulgadas de espesor (11.4 centímetros), que protege la nave y sus cuatro instrumentos científicos del calor intenso y radiación.
Esos instrumentos son el Fields Experiment (Fields Experiment), que mide campos eléctricos y magnéticos y ondas, entre otras cosas; la Investigación Científica Integrada del Sol (ISoIS), que caracteriza los electrones, protones e iones pesados que se aceleran a altas velocidades en la atmósfera del sol y más allá; el generador de imágenes de campo amplio para sonda solar (WISPR), un conjunto de telescopios que capturan imágenes de la corona y sus alrededores; y la investigación Alphas and Protons de Solar Wind Electrons (SWEAP), que estudia los componentes más abundantes en el viento solar (electrones, protones e iones de helio).
Los cuatro nuevos documentos informan sobre lo que observaron estos instrumentos durante los primeros dos pases de perihelio de la PSP, que ocurrieron en noviembre de 2018 y abril de 2019.
Rastreando el viento solar "lento" hasta su fuente
Uno de los estudios, por ejemplo, descubrió que Fields está comenzando a colocar los productos en el viento solar "lento", un componente de la corriente que nunca supera los 1.1 millones de mph (1.8 millones de km / h). "Lento" es un término relativo aquí; el viento solar "rápido" se desliza a aproximadamente el doble de esa velocidad.
Los científicos ya sabían que el rápido viento solar se origina en grandes "agujeros" coronales, parches donde la atmósfera exterior es considerablemente más fría y delgada de lo normal, cerca de los polos del sol. Y los datos de Fields sugieren que el viento lento proviene también de agujeros coronales, pero de agujeros más pequeños cerca del ecuador solar.
Fields también observó sorprendentes reversiones en el campo magnético solar que fluye más allá de la nave espacial: el campo a veces cambió su orientación 180 grados y luego, en segundos o minutos, volteó nuevamente.
"Estas interrupciones probablemente estén asociadas con algún tipo de chorros de plasma", dijo en un comunicado el autor principal del estudio y el investigador principal de Fields, Stuart Bale, profesor de física en la Universidad de California, Berkeley. "Mi sensación es que estas interrupciones, o chorros, son fundamentales para el problema del calentamiento solar del viento".
Datos de SWEAPMientras tanto, indique que tales reversiones son "curvas en forma de S que viajan en las líneas de campo que provienen del sol", como lo expresó Verscharen, y que los movimientos están aumentando la velocidad del viento solar.
Hallazgos de ISoIS ayuda a desarrollar esta imagen emergente. Los datos del instrumento muestran que las partículas energéticas solares tardan más de lo esperado en llegar a la PSP, tal vez porque viajan a lo largo de las líneas de campo sorprendentemente en forma de S.
ISoIS también ha detectado múltiples explosiones de partículas que no son lo suficientemente dramáticas como para ser notadas por instrumentos aquí en la Tierra.
"Es sorprendente, incluso en condiciones mínimas solares, el sol produce muchos más pequeños eventos de partículas energéticas de lo que pensamos", dijo en un comunicado David McComas de la Universidad de Princeton, investigador principal de ISoIS y autor principal de uno de los nuevos estudios. (La actividad solar aumenta y disminuye en un ciclo de 11 años, y nuestra estrella se encuentra actualmente en una fase relativamente inactiva).
"Estas medidas nos ayudarán a desentrañar las fuentes, la aceleración y el transporte de partículas energéticas solares y, en última instancia, a proteger mejor los satélites y los astronautas en el futuro", agregó McComas.
Y WISPR les está dando a los científicos una imagen más clara del sol, la corona y la región compleja y envolvente que rodea a nuestra estrella. Las imágenes de WISPR ayudan a poner la información recopilada por los otros instrumentos en el contexto adecuado y también brindan información por derecho propio.
Por ejemplo, el cuarto estudio nuevo informes, las fotos WISPR proporcionan evidencia de una zona libre de polvo cerca del sol, que se ha postulado pero aún no se ha detectado directamente. "Las imágenes detalladas de la PSP también muestran variaciones espaciales en el viento solar que son consistentes con variaciones en el campo magnético del sol en su superficie, y revelan pequeñas gotas de plasma que son expulsadas del sol y forman parte del joven viento solar, "Escribió Verscharen.
Lo mejor está por venir
La respuesta del viento solar es parcial en este momento, y aún no está claro cómo exactamente la corona se calienta tan dramáticamente (aunque los nuevos resultados proporcionan algunas pistas interesantes). Pero el equipo de PSP tiene mucho tiempo para llenar los espacios en blanco, ya que estos resultados recién publicados son solo el comienzo. La nave espacial está diseñada para continuar estudiando el sol hasta 2025, y sus pasajes perihelios se acercarán cada vez más, gracias a los sobrevuelos que esculpen la trayectoria de Venus.
La órbita científica final de la PSP, por ejemplo, la llevará a solo 3,83 millones de millas (6,16 millones de km) de la superficie solar y presentará velocidades máximas de aproximadamente 430,000 mph (690,000 km / h).
Y estos futuros enfoques cercanos se volverán más frecuentes, porque el camino de la PSP alrededor del sol se reducirá. El período orbital de la sonda es actualmente de unos 150 días terrestres, pero será de 88 días al final de la misión.
La duración de esa misión permitirá al equipo de PSP estudiar el sol en diversas etapas de su ciclo de actividad de 11 años. Entonces, la nave espacial que toma el sol debería reunir una gran cantidad de datos interesantes que mantendrán ocupados a los investigadores durante mucho tiempo.
"Se espera que los datos de PSP guíen nuestra comprensión del sol y el viento solar durante muchos años", escribió Verscharen. "Los descubrimientos de la nave espacial motivarán nuevos modelos y teorías, y este conocimiento será transferible a otras estrellas y plasmas astrofísicos en todo el universo".
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Esta historia fue actualizada a las 2 p.m. EST incluirá una declaración de David McComas.
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