Cuando nuestro Sol entra en erupción con explosiones gigantes, como explosiones de radiación llamadas erupciones solares, sabemos que pueden afectar el espacio en todo el sistema solar y cerca de la Tierra. Pero monitorear sus efectos requiere tener observatorios en muchos lugares con muchas perspectivas, de la misma manera que los sensores climáticos de toda la Tierra pueden ayudarnos a monitorear lo que sucede con una tormenta terrestre
Mediante el uso de múltiples observatorios, dos estudios recientes muestran cómo las erupciones solares exhiben pulsos u oscilaciones en la cantidad de energía que se envía. Dicha investigación proporciona nuevos conocimientos sobre el origen de estas erupciones solares masivas, así como el clima espacial que producen, quees información clave a medida que los humanos y las misiones robóticas se aventuran en el sistema solar, cada vez más lejos de casa.
El primer estudio detectó oscilaciones durante una llamarada, inesperadamente, en mediciones de la producción total de energía ultravioleta extrema del Sol, un tipo de luz invisible para los ojos humanos. El 15 de febrero de 2011, el Sol emitió una clase Xllamarada solar, el tipo más poderoso de estas intensas ráfagas de radiación. Debido a que los científicos tenían múltiples instrumentos para observar el evento, pudieron rastrear las oscilaciones en la radiación de la llamarada, ocurriendo simultáneamente en varios conjuntos diferentes de observaciones.
"Cualquier tipo de oscilación en el Sol puede decirnos mucho sobre el entorno en el que se producen las oscilaciones, o sobre el mecanismo físico responsable de impulsar los cambios en las emisiones", dijo Ryan Milligan, autor principal de este primer estudio y solarfísico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y en la Universidad de Glasgow en Escocia. En este caso, los pulsos regulares de luz ultravioleta extrema indicaban perturbaciones, similares a los terremotos, que se ondulaban a través de la cromosfera, la base de laAtmósfera exterior del sol, durante la llamarada.
Lo que sorprendió a Milligan acerca de las oscilaciones fue el hecho de que se observaron por primera vez en datos ultravioletas extremos del GOES de NOAA, abreviatura de Satélite ambiental de operación geoestacionaria, que reside en el espacio cercano a la Tierra. La misión estudia el Sol desde la perspectiva de la Tierra, recolectandoDatos de rayos X e irradiación ultravioleta extrema: la cantidad total de energía del Sol que llega a la atmósfera de la Tierra con el tiempo.
Este no era un conjunto de datos típico para Milligan. Si bien GOES ayuda a monitorear los efectos de las erupciones solares en el entorno espacial de la Tierra, conocido colectivamente como clima espacial, el satélite no se diseñó inicialmente para detectar detalles finos como estas oscilaciones.
Al estudiar las erupciones solares, Milligan utiliza con mayor frecuencia datos de alta resolución en una región activa específica en la atmósfera del Sol para estudiar los procesos físicos subyacentes a las erupciones. Esto a menudo es necesario para hacer zoom en eventos en un área en particular; de lo contrariopueden perderse fácilmente en el contexto de la radiación constante e intensa del Sol.
"Las bengalas en sí mismas están muy localizadas, por lo que fue muy sorprendente detectar las oscilaciones por encima del ruido de fondo de las emisiones regulares del Sol y aparecer en los datos de irradiación", dijo Milligan.
Ha habido informes previos de oscilaciones en los datos de rayos X del GOES provenientes de la atmósfera superior del Sol, llamada corona, durante las erupciones solares. Lo que es único en este caso es que los pulsos se observaron en emisiones ultravioletas extremas a frecuencias que muestran quese originó más abajo, en la cromosfera, proporcionando más información sobre cómo viaja la energía de una llamarada a través de la atmósfera del Sol.
Para asegurarse de que las oscilaciones eran reales, Milligan y sus colegas verificaron los datos correspondientes de otros instrumentos de observación del Sol a bordo del Observatorio de Dinámica Solar o SDO de la NASA, para abreviar: uno que también recolecta datos de irradiancia ultravioleta extrema y otro que muestra la corona endiferentes longitudes de onda de luz. Encontraron exactamente los mismos pulsos en esos conjuntos de datos, confirmando que eran un fenómeno con su fuente en el Sol. Sus hallazgos se resumen en un artículo publicado en Las letras del diario astrofísico el 9 de octubre de 2017.
Estas oscilaciones interesan a los científicos porque pueden ser el resultado de un mecanismo por el cual las erupciones emiten energía al espacio, un proceso que aún no entendemos completamente. Además, el hecho de que las oscilaciones aparecieron en conjuntos de datos que generalmente se utilizan para monitorearlos patrones espaciales más grandes sugieren que podrían desempeñar un papel en la conducción de los efectos del clima espacial.
En el segundo estudio, los científicos investigaron una conexión entre las erupciones solares y la actividad en la atmósfera de la Tierra. El equipo descubrió que los pulsos en la capa electrificada de la atmósfera, llamada ionosfera, reflejaban las oscilaciones de rayos X durante un 24 de julio de 2016, Bengalas de clase C. Las bengalas de clase C son de intensidad media a baja, y aproximadamente 100 veces más débiles que las bengalas X.
Con una extensión de aproximadamente 30 a 600 millas sobre la superficie de la Tierra, la ionosfera es una región de la atmósfera en constante cambio que reacciona a los cambios tanto de la Tierra abajo como del espacio superior. Se hincha en respuesta a la radiación solar entrante, que ioniza los gases atmosféricos,y se relaja por la noche a medida que las partículas cargadas se recombinan gradualmente.
En particular, el equipo de científicos, dirigido por Laura Hayes, una física solar que divide su tiempo entre la NASA Goddard y el Trinity College en Dublín, Irlanda, y su asesor de tesis Peter Gallagher, observó cómo la capa más baja delionosfera, llamada región D, respondió a las pulsaciones en una llamarada solar.
"Esta es la región de la ionosfera que afecta las comunicaciones de alta frecuencia y las señales de navegación", dijo Hayes. "Las señales viajan a través de la región D, y los cambios en la densidad electrónica afectan si la señal es absorbida o degradada".
Los científicos utilizaron datos de señales de radio de muy baja frecuencia, o VLF, para sondear los efectos de la llamarada en la región D. Estas eran señales de comunicación estándar transmitidas desde Maine y recibidas en Irlanda. Cuanto más densa es la ionosfera, más probable es que estas señalesdeben encontrarse con partículas cargadas en su camino desde un transmisor de señal a su receptor. Al monitorear cómo se propagan las señales VLF de un extremo al otro, los científicos pueden mapear los cambios en la densidad de electrones.
Al agrupar los datos VLF y los rayos X y las observaciones ultravioletas extremas del GOES y SDO, el equipo descubrió que la densidad de electrones de la región D pulsaba en concierto con los pulsos de rayos X en el Sol. Publicaron sus resultados en el Journal ofInvestigación Geofísica el 17 de octubre de 2017.
"Los rayos X inciden en la ionosfera y debido a que la cantidad de radiación de rayos X que ingresa está cambiando, la cantidad de ionización en la ionosfera también cambia", dijo Jack Ireland, coautor de ambos estudios y físico solar de Goddard"Hemos visto oscilaciones de rayos X antes, pero la respuesta de ionosfera oscilante no se ha detectado en el pasado".
Hayes y sus colegas usaron un modelo para determinar cuánto cambió la densidad de electrones durante la erupción. En respuesta a la radiación entrante, encontraron que la densidad aumentó hasta 100 veces en solo 20 minutos durante los pulsos, una observación emocionantepara los científicos que no esperaban que las señales oscilantes en una llamarada tuvieran un efecto tan notable en la ionosfera. Con más estudios, el equipo espera comprender cómo la ionosfera responde a las oscilaciones de rayos X en diferentes escalas de tiempo, y si otras erupciones solaresinducir esta respuesta.
"Este es un resultado emocionante, ya que muestra que la atmósfera de la Tierra está más estrechamente relacionada con la variabilidad de los rayos X solares de lo que se pensaba", dijo Hayes. "Ahora planeamos explorar más esta relación dinámica entre el Sol y la atmósfera de la Tierra".
Ambos estudios aprovecharon el hecho de que somos cada vez más capaces de rastrear la actividad solar y el clima espacial desde varios puntos de vista. Comprender el clima espacial que nos afecta en la Tierra requiere comprender un sistema dinámico que se extiende desde el Sol todoel camino a nuestra atmósfera superior: un sistema que solo se puede entender aprovechando una amplia gama de misiones dispersas por el espacio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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