Una nueva medición pionera realizada por la nave espacial Solar Orbiter y la sonda solar Parker acerca a los científicos más que nunca a resolver un misterio de larga data que rodea al Sol. Curiosamente, la atmósfera o corona de nuestra estrella anfitriona es sorprendentemente más caliente que la superficie del Sol a pesar de estar lejos de la fuente obvia de calor del Sol, un misterio que ha preocupado a los físicos durante aproximadamente 65 años.
La colaboración entre estos dos instrumentos fue posible cuando el Solar Orbiter, operado por la Agencia Espacial Europea (ESA), realizó algunos ejercicios aeróbicos espaciales. Estas maniobras permitieron a la nave espacial observar el Sol y la sonda solar Parker de la NASA al mismo tiempo. En última instancia, esto permitió observaciones solares simultáneas entre los dos, que en conjunto indicaron que la perturbación probablemente estaba calentando la corona solar a temperaturas increíbles.
«Poder utilizar tanto el Solar Orbiter como la Parker Solar Probe realmente ha abierto una dimensión completamente nueva en esta investigación», afirma Gary Zank, coautor de un estudio sobre los hallazgos e investigador de la Universidad de Alabama en Huntsville. . Dijo en un comunicado.
Este equipo finalmente ha resuelto el llamado «enigma del calentamiento de la corona», que gira en torno a esta discrepancia térmica entre la corona, que está hecha de un gas turbio cargado eléctricamente llamado plasma, y la superficie del Sol, o fotosfera.
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¿Cuál es el secreto del calentamiento coronal?
Las temperaturas de la corona pueden alcanzar los 1,8 millones de grados Fahrenheit (1.000.000 de grados Celsius), mientras que a 1.000 millas debajo de ella, la fotosfera alcanza sólo unos 10.800 grados Fahrenheit (6.000 grados Celsius).
Este es un hecho preocupante porque el núcleo del Sol, donde se produce la fusión nuclear de hidrógeno en helio, es de donde proviene la gran mayoría del calor del Sol. Esto es similar al hecho de que el aire a un pie por encima de la fogata es más caliente que el aire a una pulgada de distancia de la llama.
La discrepancia de calor también significa que debe haber otro mecanismo de calentamiento que actúe directamente sobre la corona. Hasta ahora, este mecanismo ha eludido a los científicos, pero la turbulencia en la atmósfera del Sol que calienta dramáticamente el plasma coronal se ha considerado durante mucho tiempo una explicación plausible. Sin embargo, fue imposible verificar esta hipótesis utilizando datos de una sola nave espacial.
Los satélites pueden explorar el Sol de dos maneras: pueden acercarse y realizar mediciones in situ como lo hace la sonda solar Parker de la NASA, o pueden realizar investigaciones más remotas como el Solar Orbiter. La sonda solar estudia la corona a unos 42 millones de kilómetros (26 millones de millas) del Sol, mientras que la sonda solar Parker desafía el plasma caliente del Sol a su paso a unos 6,4 millones de kilómetros (4 millones de millas) de la superficie del Sol. .
Pero existe un equilibrio entre ambos enfoques.
La teledetección puede ver grandes detalles sobre el Sol, pero tiene dificultades cuando se trata de capturar lo que la física se desarrolla en el plasma coronal. Por otro lado, las observaciones in situ pueden medir ese plasma con más detalle, pero tienden a pasar por alto el panorama solar más amplio.
Esto significa que combinar mediciones a gran escala de eventos en el Sol realizadas por Solar Orbiter con observaciones detalladas del mismo fenómeno realizadas por Parker Solar Probe puede brindarnos una imagen completa del Sol con todos los detalles intrincados: la mejor de todas. Ambos mundos.
Sin embargo, esto no está tan claro como parece. Para facilitar este equipo, la sonda solar Parker debe estar dentro del campo de visión de uno de los instrumentos del Solar Orbiter mientras ambos observan el Sol desde sus posiciones relativas.
Cómo los científicos lograron «lo mejor de ambos mundos» para resolver el misterio de la energía solar
Un equipo de astrónomos, entre los que se encuentra el investigador del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF), Daniele Telloni, ha descubierto que el 1 de junio de 2022 los dos observatorios solares estarán a poca distancia de la configuración orbital necesaria para participar en tal equipo.
Mientras el módulo solar en órbita mira al sol, la sonda solar Parker estará a un lado, ligeramente fuera de la vista de la nave espacial Metis de la Agencia Espacial Europea, un dispositivo llamado «coronógrafo» que bloquea la luz del sol. La fotosfera para imágenes de corona es ideal para observaciones remotas a gran escala.
Para alinear perfectamente las dos naves espaciales y posicionar la sonda solar Parker frente a los Mets, la sonda solar giró en un ángulo de 45 grados y luego apuntó ligeramente en dirección opuesta al Sol.
Los datos recopilados como resultado de esta maniobra bien planificada y autorizada por el equipo operativo de la nave espacial dieron sus frutos, revelando una perturbación que en realidad podría transferir energía en la forma en que los físicos solares predijeron teóricamente que causaría un calentamiento coronal.
La turbulencia hace que la corona se caliente de una manera similar a lo que sucede cuando se revuelve el café aquí en la Tierra. La energía se transfiere a escalas más pequeñas mediante movimientos aleatorios en el líquido o gas (café, plasma) y esto convierte esa energía en calor. En el caso de la corona, el plasma está magnetizado, lo que significa que la energía magnética almacenada también puede convertirse en calor.
La transferencia de energía magnética y cinética de escalas mayores a menores es la esencia de esta turbulencia y, en escalas más pequeñas, permite que las fluctuaciones interactúen con partículas individuales, en su mayoría protones cargados positivamente, calentándolas.
Pero esto no significa que el misterio del calentamiento coronal esté «cerrado». Los científicos solares aún necesitan confirmar el mecanismo insinuado por estos resultados y por la colaboración entre Parker Solar Probe y Solar Probe.
«Se trata de una primicia científica», afirmó el científico del proyecto Solar Orbiter, Daniel Mueller. «Este trabajo representa un importante paso adelante en la solución del problema del calentamiento coronal».
Fue la investigación del equipo. publicado el jueves (14 de septiembre) en la revista Astrophysical Letters.
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