La superficie del sol baila. Obligados a observar esta danza desde lejos, los científicos usan todas las herramientas a su disposición para buscar patrones y conexiones para descubrir qué causa estas grandes explosiones. El mapeo de estos patrones podría ayudar a los científicos a predecir el inicio del clima espacial que estalla hacia la Tierra desde el Sol, interfiriendo con las comunicaciones y las señales del Sistema de Posicionamiento Global (GPS).
El análisis de 191 erupciones solares desde mayo de 2010 por el Observatorio de Dinámica Solar (SDO) de la NASA ha mostrado recientemente una nueva pieza en el patrón: alrededor del 15 por ciento de las erupciones tienen una "llamarada de fase tardía" distinta unos minutos a horas más tarde que nunca antes había sido totalmente observado Esta fase tardía de la llamarada bombea mucha más energía al espacio de lo que se había pensado anteriormente.
"Estamos comenzando a ver todo tipo de cosas nuevas", dice Phil Chamberlin, científico adjunto del proyecto para SDO en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Vemos un gran aumento en las emisiones de media hora a varias horas más tarde". , que a veces es incluso más grande que las fases originales y tradicionales de la llamarada. En un caso, el 3 de noviembre de 2010, medir solo los efectos de la llamarada principal significaría subestimar la cantidad de energía disparada a la atmósfera de la Tierra en un 70 por ciento ".
Todo el sistema de clima espacial, desde la superficie del Sol hasta los bordes exteriores del sistema solar, depende de cómo se transfiere la energía de un evento a otro: la reconexión magnética cerca del Sol se transfiere a la energía de movimiento que se acumula en el espacio para la energía depositada en la atmósfera de la Tierra, por ejemplo. Una mejor comprensión de esta llamarada de fase tardía ayudará a los científicos a cuantificar cuánta energía se produce cuando el sol entra en erupción.
El equipo encontró evidencia de estas fases tardías cuando SDO comenzó a recopilar datos por primera vez en mayo de 2010 y el Sun decidió organizar un espectáculo. En esa primera semana, en medio de un tiempo bastante tranquilo para el sol, brotaron unas nueve llamaradas de diferentes tamaños. Los tamaños de las antorchas se dividen en categorías, denominadas A, B, C, M y X, que durante mucho tiempo se han definido por la intensidad de los rayos X emitidos en el pico de la antorcha, medido por el sistema satelital GOES (Satélite Ambiental Geoestacionario Operativo). GOES es una red de satélites operados por NOAA que ha estado en órbita geosíncrona cerca de la Tierra desde 1976. Uno de los satélites GOES mide solo las emisiones de rayos X y es una fuente crucial de información sobre el clima espacial que el sol nos envía.
Sin embargo, en mayo de 2010, SDO observó esas llamaradas con su visión de múltiples longitudes de onda. Registraba datos que indicaban que algunas otras longitudes de onda de luz no se comportaban en sincronía con los rayos X, sino que alcanzaban su punto máximo en otros momentos.
"Durante décadas, nuestro estándar para las bengalas ha sido observar las radiografías y ver cuándo alcanzan su punto máximo", dice Tom Woods, un científico espacial de la Universidad de Colorado, Boulder, Colorado, quien es el primer autor de un artículo sobre este tema. que saldrá en línea el 7 de septiembre en Astrophysical Journal. "Esa es nuestra definición para cuando una llamarada se apaga. Pero estábamos viendo picos que no correspondían a los rayos X ". Woods dice que al principio les preocupaba que los datos fueran una anomalía o una falla en los instrumentos. Pero a medida que confirmaban los datos con otros instrumentos y observaban cómo se repetían los patrones durante muchos meses, comenzaron a confiar en lo que estaban viendo. "Y luego nos emocionamos", dice.
En el transcurso de un año, el equipo usó el instrumento EVE (para el Experimento de variabilidad ultravioleta extrema) en SDO para registrar datos de muchas más llamaradas. EVE no toma imágenes convencionales. Woods es el investigador principal del instrumento EVE y explica que recoge toda la luz del sol a la vez y luego separa con precisión cada longitud de onda de luz y mide su intensidad. Esto no produce imágenes bonitas como lo hacen otros instrumentos en SDO, pero proporciona gráficos que trazan cómo cada longitud de onda de la luz se vuelve más fuerte, alcanza su punto máximo y disminuye con el tiempo. EVE recopila estos datos cada 10 segundos, una tasa garantizada para proporcionar información completamente nueva sobre cómo cambia el sol, dado que los instrumentos anteriores solo midieron dicha información cada hora y media o no observaron todas las longitudes de onda simultáneamente, no suficiente información para obtener una imagen completa del calentamiento y enfriamiento de la antorcha.
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Al registrar la luz ultravioleta extrema, los espectros de EVE mostraron cuatro fases en la vida útil de una bengala promedio. Los primeros tres han sido observados y están bien establecidos. (Aunque EVE pudo medirlos y cuantificarlos en una amplia gama de longitudes de onda de luz mejor que nunca). La primera fase es la fase impulsiva de rayos X, en la que las partículas altamente energéticas de la atmósfera del sol caen hacia el sol. superficie del sol después de un evento explosivo en la atmósfera conocido como reconexión magnética. Caen libremente durante unos segundos o minutos hasta que alcanzan la atmósfera inferior más densa, y luego comienza la segunda fase, la fase gradual. En el transcurso de minutos a horas, el material solar, llamado plasma, se calienta y explota de nuevo, trazando su camino a lo largo de bucles magnéticos gigantes, llenando los bucles con plasma. Este proceso emite tanta luz y radiación que se puede comparar con millones de bombas de hidrógeno.
La tercera fase se caracteriza por la atmósfera del Sol, el brillo de pérdida de la corona, por lo que se conoce como la fase de atenuación coronal. Esto a menudo se asocia con lo que se conoce como eyección de masa coronal, en la que una gran nube de plasma brota de la superficie del Sol.
Pero la cuarta fase, la llamarada de la fase tardía, detectada por EVE era nueva. Entre una y cinco horas más tarde para varias de las bengalas, vieron un segundo pico de material coronal cálido que no correspondía con otra explosión de rayos X.
“Muchas observaciones han detectado un pico ultravioleta extremo aumentado solo segundos o minutos después de la fase principal de la llamarada, y este comportamiento se considera una parte normal del proceso de la llamarada. Pero esta fase tardía es diferente ", dice Chamberlin de Goddard, quien también es coautor del artículo. “Estas emisiones suceden sustancialmente más tarde. Y sucede después de que la erupción principal exhibe ese pico inicial ".
Para tratar de entender lo que estaba sucediendo, el equipo también observó las imágenes recopiladas del Ensamblaje de Imágenes Avanzadas (AIA) de SDO. Podían ver la erupción de la llamarada de la fase principal en las imágenes y también notaron un segundo conjunto de bucles coronales muy por encima del sitio de la llamarada original. Estos bucles adicionales fueron más largos y se volvieron más brillantes más tarde que el conjunto original (o los bucles posteriores al destello que aparecieron solo minutos después de eso). Estos bucles también se separaron físicamente de los anteriores.
"La intensidad que estamos registrando en esos destellos de fase tardía suele ser más tenue que la intensidad de los rayos X", dice Woods. "Pero la fase tardía se prolonga mucho más, a veces durante varias horas, por lo que produce tanta energía total como la llamarada principal, que generalmente solo dura unos minutos". Debido a que esta fuente adicional de energía extraída anteriormente de la llamarada es igualmente importante para impactar la atmósfera de la Tierra, Woods y sus colegas ahora están estudiando cómo las llamaradas de la última fase pueden influir en el clima espacial.
La llamarada de la fase tardía es, por supuesto, solo una pieza del rompecabezas mientras tratamos de entender la estrella con la que vivimos. Pero siguiendo la pista de la energía, midiendo todas las diferentes longitudes de onda de la luz, utilizando todos los instrumentos que la NASA tiene a su disposición, dicha información nos ayuda a trazar todos los pasos de la gran danza del Sol.
