Investigan cómo los gases magnéticos calientan los gases del Sol         

 

Por la Universidad de Otago

24 de marzo de 2022.

Crédito: Pixabay/CC0 Dominio público

        Cuanto más nos alejamos de una fuente de calor, más frío se vuelve el aire. Curiosamente, no se puede decir lo mismo del Sol, pero los científicos de la Universidad de Otago pueden haber explicado una parte clave del por qué.

 

    El líder del estudio, el Dr. Jonathan Squire, del Departamento de Física, dice que la superficie del Sol comienza a 6.000 °C, pero en una corta distancia de unos pocos cientos de kilómetros, de repente se calienta a más de un millón de grados, convirtiéndose en su atmósfera, o corona.

 

        "Esto es tan caliente que el gas escapa de la gravedad del Sol como 'viento solar' y vuela al espacio, chocando contra la Tierra y otros planetas.

 

    "Sabemos por las mediciones y la teoría que el salto repentino de la temperatura está relacionado con los campos magnéticos que salen de la superficie del Sol. Pero no se comprende bien cómo funcionan exactamente estos para calentar el gas; esto se conoce como el Problema del Calentamiento Coronal.

 

        "Los astrofísicos tienen varias ideas diferentes sobre cómo la energía del campo magnético podría convertirse en calor para explicar el calentamiento, pero la mayoría tiene dificultades para explicar algún aspecto de las observaciones", dice.

 

        El Dr. Squire y el coautor Dr. Romain Meyrand han estado trabajando con científicos de la Universidad de Princeton y la Universidad de Oxford y descubrieron que dos teorías anteriores se pueden fusionar en una para resolver una pieza clave del "problema". Los hallazgos del grupo acaban de publicarse en Nature Astronomy.

 

        Las teorías populares se basan en el calentamiento causado por la turbulencia y el calentamiento causado por un tipo de onda magnética llamada onda de ciclotrón de iones.

 

        "Ambos, sin embargo, tienen algún problema: la turbulencia lucha por explicar por qué el hidrógeno, el helio y el oxígeno en el gas se calientan tanto, mientras que los electrones permanecen sorprendentemente fríos; mientras que la teoría de las ondas magnéticas podría explicar esta característica, no parece suficiente de las olas que salen de la superficie del Sol para calentar el gas", dice el Dr. Meyrand.

 

        El grupo usó simulaciones de supercomputadoras de seis dimensiones del gas coronal para mostrar cómo estas dos teorías son en realidad parte del mismo proceso, unidas por un extraño efecto llamado "barrera de helicidad".

 

        Este hecho intrigante fue descubierto en un estudio anterior de Otago, dirigido por el Dr. Meyrand.

 

        "Si imaginamos que el calentamiento del plasma ocurre un poco como el agua que fluye colina abajo, con electrones calentados justo en el fondo, entonces la barrera de helicidad actúa como una presa, deteniendo el flujo y desviando su energía en ondas de ciclotrón de iones. De esta manera, la barrera de la helicidad une las dos teorías y resuelve cada uno de sus problemas individuales", explica.

 

        Para este último estudio, el grupo agitó las líneas del campo magnético en simulaciones y descubrió que la turbulencia creaba las ondas, que luego provocaban el calentamiento.

 

        "Mientras esto sucede, las estructuras y los remolinos que se forman terminan pareciendo extremadamente similares a las mediciones de vanguardia de la nave espacial Parker Solar Probe de la NASA, que recientemente se convirtió en el primer objeto hecho por el hombre en volar hacia la corona.

 

        "Esto nos da la confianza de que estamos capturando con precisión la física clave en la corona, lo que, junto con los hallazgos teóricos sobre los mecanismos de calentamiento, es un camino prometedor para comprender el problema del calentamiento coronal", dice el Dr. Meyrand.

 

        "Comprender más sobre la atmósfera del Sol y el viento solar subsiguiente es importante debido a los profundos impactos que tienen en la Tierra", explica el Dr. Squire.

 

        "Los efectos que resultan de la interacción del viento solar con el campo magnético de la Tierra se denominan 'clima espacial', que causa todo, desde la aurora hasta la radiación que destruye los satélites y las corrientes geomagnéticas que dañan la red eléctrica.

 

        "Todo esto proviene, fundamentalmente, de la corona y su calentamiento por campos magnéticos, por lo que, además de ser interesante para nuestra comprensión general del Sistema Solar, la dinámica de la corona solar puede tener un impacto profundo en la Tierra.

 

        "Quizás, con una mejor comprensión de su física básica, seremos capaces de construir mejores modelos para predecir el clima espacial en el futuro, lo que permitirá la implementación de estrategias de protección que podrían evitar, literalmente, miles de millones de dólares en daños".

 

Fuente:

https://phys.org/news/2022-03-magnetic-fields-gases-sun-turbulence.html