Investigadores descifran el misterio de las ondas magnéticas del sol


Durante más de seis décadas, las observaciones de nuestro Sol han demostrado que, a medida que las ondas magnéticas abandonan su interior, crecen exponencialmente en fuerza, pero hasta ahora no se había encontrado evidencia sólida del por qué de este fenómeno.

Por lo general, cuanto más cerca estamos de una fuente de calor, más cálidos nos sentimos. Sin embargo, esto es contrario a lo que parece suceder en el Sol: sus capas externas son más cálidas que la fuente de calor en su superficie.

Los astrónomos solares han aceptado durante mucho tiempo que las ondas magnéticas canalizan la energía desde el vasto depósito de energía interior del Sol, que es alimentado por la fusión nuclear, hacia las regiones externas de su atmósfera.

Por lo tanto, comprender cómo se genera y se propaga el movimiento ondulatorio en todo el Sol es de gran importancia para los científicos.

El estudio
En el nuevo estudio, el Dr. David Jess de la Universidad de Queen Belfast y sus colegas de WaLSA (Waves in the Lower Solar Atmosphere) utilizaron observaciones avanzadas en alta resolución del telescopio solar Dunn del NSF en Nuevo México para estudiar estas ondas.

"Esta nueva comprensión del movimiento de las ondas puede ayudar a los científicos a descubrir la pieza que falta en el rompecabezas de por qué las capas externas del Sol están más calientes que su superficie, a pesar de estar más lejos de la fuente de calor", dijo el Dr. Jess.

"Al dividir la luz del Sol en sus colores básicos, pudimos examinar el comportamiento de ciertos elementos de la tabla periódica dentro de su atmósfera, incluido el silicio (formado cerca de la superficie del Sol), calcio y helio (formado en la cromosfera donde la amplificación de la onda es más evidente)".

"Las variaciones en los elementos permitieron descubrir las velocidades del plasma del Sol".

"Las escalas de tiempo sobre las que evolucionaron fueron comparadas, lo que permitió registrar las frecuencias de onda del Sol. Esto es similar a cómo un conjunto musical complejo se deconstruye en notas y frecuencias básicas mediante la visualización de su partitura musical".


Esta es la visualización en 3D de la extensión geométrica de la cromosfera del Sol sobre una región activa. La extensión geométrica de la cromosfera, visualizada en esta imagen como los isocontornos rosados que se extienden hacia arriba desde la umbra fotosférica y a través de la cromosfera. Se puede ver que la profundidad de la cavidad de resonancia se suprime en la vecindad inmediata de la estructura filamentaria trans-umbral, proporcionando alturas geométricas de aproximadamente 808 millas (1.300 km), lo cual es consistente con la profundidad medida en los bordes más exteriores de la umbría (paraje donde casi siempre hay sombra debido a su orientación). Los núcleos de las umbras muestran las profundidades de cavidad de resonancia más grandes, a menudo con alturas geométricas del orden de 1.429 millas (2.300 km). En esta imagen también se agrega una imagen de la Tierra para proporcionar un sentido de escala. Tenga en cuenta que los contornos de profundidad de cavidad de resonancia rosa no están a escala.

Simulaciones
Luego, los investigadores utilizaron súper computadoras para analizar los datos a través de simulaciones.

Descubrieron que el proceso de amplificación de ondas se puede atribuir a la formación de una especie de 'resonador acústico', donde los cambios significativos de temperatura entre la superficie del Sol y su corona exterior crean límites que son parcialmente reflectantes y actúan para atrapar las ondas, lo que les permite intensificar y crecer dramáticamente en fuerza.

Los autores del estudio también encontraron que el grosor de la cavidad de resonancia, la distancia entre los cambios significativos de temperatura, es uno de los principales factores que rigen las características del movimiento de onda detectado.

"El efecto que hemos encontrado, a través de la investigación, es similar a cómo una guitarra acústica cambia el sonido que emite a través de la forma de su cuerpo hueco", dijo el Dr. Jess.

"Si pensamos en esta analogía, podemos ver cómo las ondas capturadas en el Sol pueden crecer y cambiar a medida que salen de su superficie y se mueven hacia las capas exteriores y exteriores".

"Esta nueva investigación abre la puerta a proporcionar una nueva comprensión del misterio que rodea las ondas magnéticas del Sol", dijo el coautor del estudio, el Dr. Ben Snow, investigador de la Universidad de Exeter.

"Este es un paso crucial para explicar el problema del calentamiento coronal, donde la temperatura, a solo unos miles de kilómetros de la superficie, es más caliente que la fuente de calor".

Crédito de la imagen: NASA / SDO / AIA / LMSAL.

Referencia del documento científico:
D.B. Jess et al. Una cavidad de resonancia cromosférica en una mancha solar mapeada con sismología. Nature Astronomy, publicado en línea el 2 de diciembre de 2019; doi: 10.1038 / s41550-019-0945-2

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