Podríamos tener la primera observación completa de un ‘nanoflare’ de nuestro sol

Cuando Shah Bahauddin estaba decidiendo qué investigar para su doctorado, no tenía la intención de involucrarse en uno de los problemas más molestos de la astrofísica: ¿Por qué la atmósfera distante del Sol es mucho más caliente que su superficie turbulenta?

Su modesto tema de elección fue un pequeño y breve bucle de luz solar, apenas detectable considerando el gran esquema del Sol.

Pero el tamaño no lo es todo. Resulta que los astrónomos habían estado buscando una pequeña erupción como esta durante más de medio siglo.

Parpadeando justo debajo de la corona supercaliente del Sol, la explosión con la que se topó Bahauddin bien podría ser el primer vistazo completo de una ‘nanoflare’ solar, desde su repentino comienzo brillante hasta su inevitable desaparición chisporroteante. Y podríamos haberlo perdido con la misma facilidad.

Si los bucles sutiles y fugaces como este son un asunto frecuente, podría ayudar a explicar cómo la corona d el Sol llegó a ser cientos de veces más caliente que su superficie visible, un misterio conocido como el problema del calentamiento coronal.

“Pensé que tal vez los bucles hicieron que la atmósfera circundante fuera un poco más caliente” admite Bahauddin.

“Nunca pensé que produciría tanta energía como para impulsar el plasma caliente a la corona y calentarlo”.

nanoflare banner gif 1Brillos de bucle observados. (Bahauddin et al., Nature Astronomy, 2020)

Mil millones de veces más pequeñas que las erupciones solares normales, las nanoflares son increíblemente difíciles de detectar y solo han existido en teoría, por lo que los investigadores aún son reacios a llamar al descubrimiento por ese nombre oficial.

En teoría, tenemos una idea de cómo debería verse una nanoflare, pero eso se basa en varias suposiciones.

“Nadie lo sabe realm ente porque nadie lo ha visto antes”, Bahauddin dice

. “Es una suposición bien fundamentada, digamos”.

Desde que el astrofísico Eugene Parker propuso por primera vez la idea de las nanoflares en la década de 1970, los expertos han estado tratando de averiguar cómo se verían estas erupciones en realidad.

Si realmente existen, son casi imposibles de ver, ocurriendo millones de veces por segundo sin que nuestros instrumentos se den cuenta. Aunque nuestra tecnología está mejorando.

En 2017, por ejemplo, nuestro mejor vistazo a una nanoflare provino de la ausencia de una más grande. Una región activa del Sol, que albergaba muy pocas llamaradas de tamaño normal, mostró un curioso nivel de calentamiento. Algo invisible claramente tenía que estar contribuyendo con energía a la atmósfera. Una nanoflare se adapta al caso.

Técnicamente, para ser considerado un nanoflare adecuado, una ráfaga de calor debe ser provocada por los campos magnéticos enredados del Sol, que son producidos por burbujas de plasma que se agita debajo.

Cuando estos campos se vuelven a conectar, se cree que provocan un proceso explosivo, equivalente a alrededor de 10 mil millones de toneladas de TNT. Esto energiza y acelera las partículas circundantes, y si toda esa actividad es lo suficientemente fuerte como para calentar la corona del Sol, miles de kilómetros por encima, se llama nanoflare.

captura de pantalla 2020 12 21 a las 10.00.30 am(NASA / SDO / IRIS / Bahauddin)

Encima: Un primer plano de una de las iluminaciones de bucle estudiadas. Cada cuadro insertado se acerca más (de izquierda a derecha), mostrando el posible nanoflare.

Al analizar algunas de las mejores imágenes de la corona del Sol, tomadas del Espectrógrafo de Imágenes de la Región de Interfaz de la NASA, o satélite IRIS, el nuevo descubrimiento marca ambas casillas.

Este pequeño bucle de luz no solo era millones de grados más caliente que su entorno, sino que la forma en que estalló parecía curiosa.

“Hay que examinar si la energía de una nanoflare se puede disipar en la corona”. explica Bahauddin.

“Si la energía va a otra parte, eso no resuelve el problema del calentamiento coronal”.

Al observar los datos, parecía que los elementos pesados, como el silicio, se volvían mucho más calientes y más energéticos que los elementos más ligeros como el oxígeno, que es exactamente lo contrario de lo que cabría esperar.

Buscando un tipo de calor que pudiera impactar un átomo de oxígeno de manera diferente a un átomo de silicio de esa manera, los investigadores solo encontraron una coincidencia: un evento de reconexión magnética.

En estas complejas circunstancias caóticas, los iones más pesados ​​tienen una ventaja, porque pueden atravesar la multitud de iones más ligeros y robar toda la energía, acumulando un gran calor en el proceso.

Pero eso era solo una hipótesis, y parecía una posibilidad remota. Las condiciones necesarias para lograr este tipo de calentamiento requerían la proporción justa de silicio en oxígeno. ¿Podría eso existir realmente?

“Así que volvimos a mirar las medidas y vimos que los números coincidían exactamente”. explica Bahauddin.

Para asombro del equipo, parecía que habían tropezado con una explicación real para el calentamiento coronal. El siguiente paso fue ver si realmente calentaba la corona.

Al analizar los datos de la región justo encima del bucle brillante, justo antes de que estallara, el equipo descubrió su pista final.

“Y ahí estaba, solo un retraso de 20 segundos”, recuerda Bahauddin. “Vimos el brillo y, de repente, vimos que la corona se sobrecalentaba a temperaturas de varios millones de grados”.

El equipo ya ha encontrado otros nueve bucles en la superficie del Sol que también muestran una transferencia similar de energía a la corona.

Si este calentamiento localizado es suficiente para explicar las temperaturas más altas que se encuentran en la corona del Sol, dependerá de cuántos otros bucles puedan encontrar los astrónomos.

Si su frecuencia y ubicación son lo suficientemente frecuentes y extendidas, estas explosiones de energía podrían responder al menos parcialmente al misterio que rodea al calentamiento coronal.

Sin embargo, con toda probabilidad, los astrónomos piensan Probablemente hay múltiples mecanismos invisibles en juego. Probablemente no sea solo una cosa lo que esté calentando la atmósfera del Sol a temperaturas tan abrumadoras, y muchas de las ideas que tenemos ahora no son mutuamente excluyentes.

Otras teorías incluyen ondas electromagnéticas que salen del Sol, calentando partículas y permitiéndoles “navegar” hacia la atmósfera exterior.

Este pequeño bucle es solo una pequeña pieza del rompecabezas.

El estudio fue publicado en Astronomía de la naturaleza.

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