mayo 21, 2024

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Los científicos han descubierto patrones solares que podrían ayudar a comprender el clima espacial

El sol es más que una simple lámpara de calor para la Tierra. Constantemente arrojan corrientes de partículas solares en nuestra dirección y, en ocasiones, poderosas bolsas de material solar que pueden sacudir nuestro planeta. Ahora, los científicos están resolviendo otro misterio sobre lo que podría conducir a la intensa actividad solar, que podría bombardear la Tierra y alterar nuestra tecnología.

La pieza faltante podría estar relacionada con patrones inusuales de explosiones de alta energía desde la superficie del sol, según Science Alert. Investigación reciente.

Estamos acostumbrados a oír hablar de los rayos ultravioleta del sol, de los que nos protegemos usando protector solar. El Sol también emite rayos gamma mucho más fuertes, que son las ondas más energéticas de la Tierra. Campo electromagnetico. Cada fotón de rayos gamma transporta mil millones de veces más energía que un fotón ultravioleta.

Los rayos gamma no afectan directamente a las personas que se encuentran en la superficie de la Tierra porque los fotones son absorbidos por la atmósfera. Pero los científicos están investigando si algunos de estos rayos altamente energéticos pueden rastrear la actividad solar, como los poderosos estallidos del Sol, como erupciones solares o explosiones en su superficie. Eventos tan poderosos pueden crear «clima espacial», que puede golpear la Tierra, afectar las operaciones de los satélites y destruir sistemas ferroviarios o eléctricos.

Predecir eventos solares extremos sería una enorme mejora en nuestra comprensión del Sol, como predecir un terremoto antes de que ocurra.

En un estudio reciente, los científicos descubrieron que algunas partes del Sol emiten rayos gamma más intensos que otras, un hallazgo sorprendente porque los modelos indicaban previamente que los rayos gamma deberían ser uniformes en todo el Sol. La última investigación encontró que los polos del sol emiten la mayor radiación durante los momentos en que los campos magnéticos norte y sur del sol se invierten.

«Se trata de tener mejores herramientas para predecir la actividad solar», afirmó Bruno Arseoli, coautor e investigador de la Universidad de Lisboa y la Universidad de Trieste. «Quizás podamos utilizar esta nueva información procedente de energías muy altas para ayudar a nuestros modelos a predecir el comportamiento del Sol».

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Según los autores, la justificación científica de esta extraña tendencia sigue siendo un misterio. Pero el campo magnético del Sol probablemente cambiará en el próximo año o dos, lo que permitirá a los científicos observar este extraño fenómeno en tiempo real y recopilar más datos para explicarlo.

Simetría bajo la superficie del sol.

Los rayos gamma son los reyes de toda energía. Son generados por los objetos más energéticos de nuestro universo, como explosiones de supernovas o estrellas de neutrones. Las explosiones nucleares y los rayos en la Tierra también pueden producir rayos gamma.

El Sol también puede emitir rayos gamma de varias formas. Cuando la erupción del Sol libera gas y plasma de su superficie, también se pueden emitir rayos gamma, pero a niveles de energía relativamente pequeños.

La mayor fuente de radiación gamma solar se produce cuando el Sol es bombardeado por partículas altamente energéticas emitidas por supernovas y estrellas de neutrones en todo el universo, llamadas rayos cósmicos. Cuando una partícula cósmica cargada golpea el Sol, el campo magnético del Sol la orbita y regresa. Al salir, choca con el gas de la superficie del Sol y excita las partículas solares hasta convertirlas en fotones de rayos gamma.

El astrofísico Tim Linden dijo que esta conversión de rayos gamma puede ocurrir a una profundidad de 100 a 1.000 kilómetros debajo de la superficie del sol, donde el campo magnético es lo suficientemente fuerte como para desviar los rayos cósmicos.

«Con los rayos gamma en el Sol, podemos ver unos miles de kilómetros más abajo», dijo Linden, astrofísico de la Universidad de Estocolmo que no participó en el nuevo estudio. «Cual Podría proporcionarle una sonda sobre lo que sucede en las profundidades de la superficie del Sol.

La actividad del sol no es constante. Cada 11 años, nuestra estrella anfitriona sufre un cambio de vestuario a medida que sus polos magnéticos norte y sur cambian de posición, lo que se conoce como ciclo solar. A medida que los polos giran, cambia el nivel de actividad en la superficie del sol. El Sol está menos activo al principio, lo que se conoce como mínimo solar, y más activo alrededor del medio, cuando los polos magnéticos se invierten oficialmente, lo que se conoce como máximo solar. Se espera que el Sol alcance su máximo solar en el próximo año.

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En el nuevo estudio, los investigadores estudiaron cómo cambia la radiación gamma solar a lo largo de un ciclo solar completo, utilizando datos recopilados por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA. Descubrieron que la radiación gamma era más intensa en los polos del Sol, donde la actividad solar alcanzaba su punto máximo durante el ciclo, coincidiendo con la inversión formal de los campos magnéticos.

“Esto fue inesperado”, dijo Arceoli. «Es simplemente algo nuevo que estamos descubriendo sobre el sol».

Linden añadió que este descubrimiento fue sorprendente porque la fuerza real del campo magnético del Sol no cambia mucho durante un período de 11 años. Durante el pico de actividad, el campo magnético del Sol se enreda más, lo que genera más actividad, como llamaradas y explosiones en la superficie, pero la fuerza general no necesariamente cambia.

«Nadie tenía ningún modelo que dijera que ciertas partes del Sol serían más brillantes que otras en función del ciclo solar», dijo Linden, pero estudios anteriores habían insinuado un patrón inusual. Demostró que ciertas áreas del Sol son más brillantes que otras en A. Estudio previoPero este nuevo estudio analiza las tendencias con más detalle.

Ahora es necesario revisar los modelos y la comprensión de las energías gamma de nuestro Sol. Debido a que esta estructura desequilibrada aparece en el momento en que el Sol pasa por su núcleo magnético, es posible que los rayos gamma estén relacionados con la formación magnética y la actividad solar, dijo Arcioli.

Elena Orlando, autora del estudio e investigadora de la Universidad de Trieste y la Universidad de Stanford, dijo que la explicación exacta sigue siendo un misterio. Una idea podría ser que los rayos cósmicos inciden en diferentes regiones durante el máximo solar. O tal vez haya algo especial en los polos durante el máximo solar, que atrae más rayos cósmicos para que lleguen a ellos. También podría haber una interpretación completamente diferente.

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«Esto sugiere que los rayos gamma transportan información sobre la actividad solar», dijo Arseoli. «En cierto modo abre una nueva área de estudio para esta asociación».

Una herramienta potencial para predecir la actividad solar

Predecir un evento solar extremo es como predecir un terremoto. Los procesos subterráneos comienzan a cambiar y pueden generar actividad en la superficie, pero es difícil predecir exactamente cuándo y dónde.

«Este estudio ayuda a ampliar nuestro conocimiento sobre exactamente dónde se originan los rayos gamma en la superficie del Sol», dijo el físico de partículas Mihr On Nisa, que no participó en el estudio.

Estudios anteriores también han indicado que los rayos gamma no brillan uniformemente en todo el Sol, pero este es el primer estudio que muestra un cambio durante el pico de actividad solar.

Orlando dijo que los rayos gamma podrían ayudar a observar tempranamente los procesos en la superficie y dar pistas sobre el estado general del Sol. Por ejemplo, un aumento de la radiación gamma en los polos podría indicar que el campo magnético del Sol está en proceso de reversión y que la actividad del Sol está aumentando, lo que provocaría más erupciones solares que podrían impactar la Tierra.

Estudios futuros también podrían analizar cómo cambia la radiación gamma antes de que ocurra una gran erupción solar, dijo Linden, utilizando potencialmente las observaciones como una herramienta de pronóstico, muy similar a determinar si lloverá en la Tierra debido a las condiciones climáticas.

«Los mismos campos magnéticos que son responsables de modular las partículas de alta energía que producen estos rayos gamma también son responsables de los flujos y reflujos del clima espacial», dijo Nyssa. «Independientemente de si la vida se ve alterada por el clima espacial, comprender adecuadamente la física de nuestra estrella más cercana sólo aumentará nuestro conocimiento de nuestro lugar en el universo».

Este artículo es parte de Planeta escondidouna columna que explora la ciencia maravillosa, inesperada y extraña de nuestro planeta y más allá.