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Los datos del Observatorio de Dinámica Solar ayudan a la NASA a predecir grandes llamaradas solares

Los datos del Observatorio de Dinámica Solar ayudan a la NASA a predecir grandes llamaradas solares

Destellos de llamarada solar de clase X

Una llamarada solar de clase X5.4 destella en el borde del Sol el 7 de marzo de 2012. Esta imagen fue capturada por el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA y muestra una mezcla de luz de las longitudes de onda de 171 y 131 angstrom. Crédito: ASA / GSFC / SDO

Usando datos de NASALos científicos del Observatorio de Dinámica Solar, o SDO, han desarrollado un nuevo modelo que predijo con éxito siete de las mayores erupciones solares del último ciclo solar, de un conjunto de nueve. Con un mayor desarrollo, el modelo podría usarse para algún día informar los pronósticos de estas intensas explosiones de radiación solar.

A medida que avanza a través de su ciclo natural de 11 años, el Sol cambia de períodos de actividad alta a baja, y vuelve a la alta nuevamente. Los científicos se centraron en las bengalas de clase X, el tipo más poderoso de estos fuegos artificiales solares. En comparación con las bengalas más pequeñas, las bengalas grandes como estas son relativamente poco frecuentes; en el último ciclo solar, hubo alrededor de 50. Pero pueden tener grandes impactos, desde la interrupción de las comunicaciones de radio y las operaciones de la red eléctrica hasta, en su forma más severa, poner en peligro a los astronautas en el camino de la fuerte radiación solar. Los científicos que trabajan en modelos de bengalas esperan que algún día sus esfuerzos puedan ayudar a mitigar estos efectos.

Dirigido por Kanya Kusano, director del Instituto de Investigación Ambiental de la Tierra y el Espacio de la Universidad Nagoya de Japón, un equipo de científicos construyó su modelo en una especie de mapa magnético: las observaciones de SDO de los campos magnéticos en la superficie del Sol. Sus resultados fueron publicados en Ciencias el 30 de julio de 2020.

Destellos solares de la clase X destellos 171A

Una llamarada solar de clase X5.4 destella en el borde del Sol el 7 de marzo de 2012. Esta imagen fue capturada por el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA a la luz a una longitud de onda de 171 angstroms. Crédito: ASA / GSFC / SDO

Es bien sabido que las erupciones brotan de los puntos calientes de actividad magnética en la superficie solar, llamadas regiones activas. (En luz visible, aparecen como manchas solares, manchas oscuras que pecan al Sol). El nuevo modelo funciona mediante la identificación de características clave en una región activa, características que los científicos teorizaron son necesarias para desencadenar una llamarada masiva.

El primero es el disparador inicial. Las erupciones solares, especialmente las de clase X, desatan enormes cantidades de energía. Antes de una erupción, esa energía está contenida en líneas de campo magnético retorcidas que forman arcos inestables sobre la región activa. Según los científicos, las líneas muy retorcidas en forma de cuerda son un precursor de las mayores erupciones del sol. Con suficiente torsión, dos arcos vecinos se pueden combinar en un gran arco de doble joroba. Este es un ejemplo de lo que se conoce como reconexión magnética, y el resultado es una estructura magnética inestable, un poco como una "M" redondeada, que puede desencadenar la liberación de una inundación de energía, en forma de una llamarada.

Donde ocurre la reconexión magnética también es importante, y uno de los detalles que los científicos construyeron su modelo para calcular. Dentro de una región activa, hay límites donde el campo magnético es positivo en un lado y negativo en el otro, al igual que un imán de refrigerador normal.

La llamarada solar de clase X parpadea 131A

Una llamarada solar de clase X5.4 destella en el borde del Sol el 7 de marzo de 2012. Esta imagen fue capturada por el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA a la luz a una longitud de onda de 131 angstroms. Crédito: NASA / GSFC / SDO

"Es similar a una avalancha", dijo Kusano. “Las avalanchas comienzan con una pequeña grieta. Si la grieta está en lo alto de una pendiente pronunciada, es posible que se produzca un choque mayor ". En este caso, la grieta que inicia la cascada es la reconexión magnética. Cuando la reconexión ocurre cerca del límite, existe la posibilidad de un gran brote. Lejos del límite, hay menos energía disponible, y una llamarada en ciernes puede desvanecerse, aunque, señaló Kusano, el Sol aún podría liberar una nube rápida de material solar, llamada eyección de masa coronal.

Kusano y su equipo observaron las siete regiones activas del último ciclo solar que produjeron las erupciones más fuertes en el lado del Sol que mira hacia la Tierra (también se enfocaron en las erupciones de una parte del Sol que está más cerca de la Tierra, donde las observaciones del campo magnético son mejores). Las observaciones de SDO de las regiones activas les ayudaron a localizar los límites magnéticos correctos y calcular la inestabilidad en los puntos calientes. Al final, su modelo predijo siete de nueve llamaradas totales, con tres falsos positivos. Los dos que el modelo no explicaba, explicó Kusano, eran excepciones al resto: a diferencia de los demás, la región activa de la que explotaron era mucho más grande y no producía una eyección de masa coronal junto con la bengala.

"Las predicciones son un objetivo principal del programa y las misiones Viviendo con una estrella de la NASA", dijo Dean Pesnell, investigador principal de SDO en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, que no participó en el estudio. SDO fue la primera misión del programa Vivir con una estrella. "Precursores precisos como este que pueden anticipar erupciones solares significativas muestran el progreso que hemos realizado para predecir estas tormentas solares que pueden afectar a todos".

Si bien se necesita mucho más trabajo y validación para que los modelos lleguen al punto en que puedan hacer pronósticos sobre los que puedan actuar los operadores de naves espaciales o de la red eléctrica, los científicos han identificado las condiciones que consideran necesarias para un brote importante. Kusano dijo que está emocionado de tener un primer resultado prometedor.

"Me alegra que nuestro nuevo modelo pueda contribuir al esfuerzo", dijo.

Referencia: "Un método basado en la física que puede predecir grandes llamaradas solares inminentes" por Kanya Kusano, Tomoya Iju, Yumi Bamba y Satoshi Inoue, 31 de julio de 2020, Ciencias.DOI: 10.1126 / science.aaz2511