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Una nueva investigación sobre los potentes campos magnéticos que se forman en el interior del Sol y provocan violentas erupciones podría ayudar a predecir las erupciones solares.
Matemáticos y astrofísicos del Reino Unido e Italia han modelizado exhaustivamente la aparición de campos magnéticos retorcidos en la atmósfera solar y han verificado sus modelos mediante observaciones, lo que supone un gran avance en la comprensión científica del proceso por el que se producen las erupciones solares.
Describen su proceso y sus conclusiones en un nuevo artículo publicado hoy en la revista Nature Communications.
Su trabajo podría proporcionar una pieza clave para ayudar a resolver un rompecabezas que los astrónomos solares llevan décadas intentando resolver: ¿cuál es el origen del giro magnético en la atmósfera solar?
La respuesta podría ayudar a comprender mejor la meteorología espacial causada por la radiación expulsada de la superficie del sol durante los periodos de actividad solar.
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| Fig. 1: Simulación de la aparición inicial de un tubo magnético retorcido. (a) muestra las líneas de campo en tt = 2500 s, con un corte que indica el límite horizontal de la fotosfera (plano rojo) donde se mide el campo magnético. Se indican las direcciones xx-, y- y zz-. La barra de color indica la intensidad del campo magnético (sin dimensiones) (para convertirlo a unidades físicas, véase Métodos: Detalles de la simulación numérica). Los colores más oscuros (principalmente el azul) indican intensidades de campo más débiles y los colores más claros (verde y amarillo) indican intensidades de campo más fuertes. En (b), se muestra la acumulación de emergencia Lemerge (línea amarilla), la acumulación de trenzado Lbraid (línea roja) y la acumulación total de bobinado L=Lemerge+Lbraid (línea azul). En la figura se muestra 5×Lbraid para transmitir claramente cómo se desarrolla Lbraid en el tiempo. Crédito: DOI: 10.1038/s41467-021-26981-7 |
Las erupciones más violentas del sistema solar nacen en las regiones solares activas, que son concentraciones de campos magnéticos muy complejos y retorcidos que surgen del interior del sol y llegan a su atmósfera.
Estas propiedades son importantes precursoras del inicio de las erupciones y las eyecciones de masa coronal, y podrían constituir una especie de sistema de alerta temprana de estos fenómenos una vez que se conozcan en su totalidad.
El Dr. David MacTaggart, de la Facultad de Matemáticas y Estadística de la Universidad de Glasgow, es el autor principal del artículo. El Dr. MacTaggart dijo: "Una suposición mantenida durante mucho tiempo, adoptada por muchos físicos solares, es que las regiones activas del sol están formadas por estos grandes tubos retorcidos de campo magnético.
"Esa suposición estaba respaldada por una gran cantidad de investigaciones que sugerían que era correcta, pero había una serie de posibilidades alternativas que no se podían descartar.
"La torsión magnética es una manifestación de la topología magnética -cómo están conectadas las líneas del campo magnético-. Lo que se necesita es una medida directa de esta topología magnética".
El Dr. MacTaggart y sus colaboradores de la Universidad de Durham, en el Reino Unido, y del INAF-Osservatorio Astrofisico di Catania, en Italia, han demostrado que utilizando una medida particular y directa de la topología magnética, denominada bobinado magnético, se pueden encontrar pruebas de la creación de regiones activas mediante tubos emergentes de campo magnético retorcido.
El bobinado magnético se estudió por primera vez en simulaciones de tubos de flujo magnético retorcido que emergen en la atmósfera solar. Para llegar a la atmósfera, los tubos tienen que atravesar una zona de convección turbulenta, que deforma el campo magnético emergente de forma significativa. Aunque otras firmas se ven fuertemente afectadas por los efectos de la convección, se demostró que el enrollamiento magnético es robusto y proporciona una firma consistente para la emergencia de tubos retorcidos a través de un rango de parámetros de campo magnético.
El equipo construyó un sofisticado modelo matemático del proceso, que les permitió simular el enrollamiento magnético en diferentes condiciones. El análisis utilizado en las simulaciones se aplicó después a las observaciones de regiones solares activas reales del sol. Las regiones se eligieron para poder compararlas, en la medida de lo posible, con las simulaciones. La firma magnética consistente, encontrada en las simulaciones, también se descubrió en las observaciones.
El Dr. MacTaggart añadió: "Junto con las firmas existentes, el enrollamiento magnético es la última pieza del rompecabezas que confirma que la naturaleza retorcida de los campos magnéticos de las regiones activas emerge en la atmósfera solar, en lugar de crearse principalmente allí. Este resultado tiene importantes consecuencias para nuestra comprensión de la evolución de las regiones activas y revela que el enrollamiento magnético es una nueva e importante herramienta para el análisis del campo magnético solar."
Fuentes, créditos y referencias:
D. MacTaggart et al, Direct evidence that twisted flux tube emergence creates solar active regions, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26981-7