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Por primera vez en la historia, una nave espacial ha tocado el Sol. La Parker Solar Probe de la NASA ha volado a través de la atmósfera superior del Sol -la corona- y ha tomado muestras de partículas y campos magnéticos.
Este nuevo hito supone un gran paso para la Parker Solar Probe y un salto de gigante para la ciencia solar. Al igual que el aterrizaje en la Luna permitió a los científicos entender cómo se formó, tocar la materia de la que está hecho el Sol ayudará a los científicos a descubrir información crítica sobre nuestra estrella más cercana y su influencia en el sistema solar.
Los resultados, publicados en Physical Review Letters, se anunciaron en una conferencia de prensa en la Reunión de Otoño 2021 de la Unión Geofísica Americana el 14 de diciembre. El manuscrito es de libre acceso y se puede descargar gratuitamente.
"Esto marca el logro del objetivo principal de la misión Parker y una nueva era para la comprensión de la física de la corona", dijo Justin C. Kasper, el primer autor, Director Adjunto de Tecnología de BWX Technologies y profesor de la Universidad de Michigan. La misión está dirigida por el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins (JHU/APL).
La sonda realizó las primeras observaciones directas de lo que hay dentro de la atmósfera solar, midiendo fenómenos que antes solo se estimaban.
El borde exterior del sol comienza en la superficie crítica de Alfvén: el punto por debajo del cual el sol y sus fuerzas gravitatorias y magnéticas controlan directamente el viento solar. Muchos científicos creen que de esta zona surgen las inversiones repentinas del campo magnético del sol, llamadas switchbacks.
"El concepto de enviar naves espaciales a la atmósfera magnetizada del sol -lo suficientemente cerca como para que la energía magnética sea mayor que la energía cinética y térmica de los iones y los electrones- precedió a la propia NASA", dijo Kasper.
En 2018, la NASA lanzó Parker Solar Probe con el objetivo de alcanzar finalmente la corona solar y realizar la primera visita de la humanidad a una estrella.
El pasado mes de abril, la sonda pasó cinco horas por debajo de la superficie crítica de Alfvén en contacto directo con el plasma solar. Por debajo de esa superficie, la presión y la energía del campo magnético del sol eran más fuertes que la presión y la energía de las partículas. La nave espacial pasó por encima y por debajo de la superficie tres veces distintas durante su encuentro. Es la primera vez que una nave espacial entra en la corona solar y toca la atmósfera del sol.
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| Cuando la Parker Solar Probe atravesó la corona en el noveno encuentro, la nave espacial pasó junto a unas estructuras llamadas serpentinas coronales. Estas estructuras pueden verse como rasgos brillantes que se mueven hacia arriba en las imágenes superiores y en ángulo hacia abajo en la fila inferior. Esta visión sólo es posible porque la nave espacial voló por encima y por debajo de las serpentinas dentro de la corona. Hasta ahora, las serpentinas sólo se habían visto desde lejos. Son visibles desde la Tierra durante los eclipses solares totales. |
En el ojo de la tormenta
Sorprendentemente, los investigadores descubrieron que la superficie crítica de Alfvén está arrugada. Los datos sugieren que la arruga más grande y distante de la superficie fue producida por un pseudorreactor, una gran estructura magnética de más de 40 grados de diámetro, que se encuentra en la cara visible más interna del sol. Actualmente, se desconoce la razón por la que un pseudotransmisor de corriente empujaría la superficie crítica de Alfvén lejos del sol.
Los investigadores observaron muchos menos cambios de dirección por debajo de la superficie crítica de Alfvén que por encima de ella. Este hallazgo podría significar que los espirales no se forman en la corona. Por otra parte, las bajas tasas de reconexión magnética en la superficie del sol podrían haber bombeado menos masa en la corriente de viento observada, lo que habría provocado menos espirales.
La sonda también registró algunas pruebas de un posible aumento de potencia justo dentro de la corona, lo que podría apuntar a una física desconocida que afecta al calentamiento y la disipación.
"Llevamos décadas observando el sol y su corona, y sabemos que hay una física interesante que calienta y acelera el plasma del viento solar. Sin embargo, no podemos decir con precisión cuál es esa física", dijo Nour E. Raouafi, científico del proyecto Parker Solar Probe en JHU/APL. "Con la Parker Solar Probe volando ahora hacia la corona dominada por el magnetismo, obtendremos los tan esperados conocimientos sobre el funcionamiento interno de esta misteriosa región".
Las observaciones tuvieron lugar durante el octavo encuentro de Parker Solar Probe con el sol. Todos los datos están disponibles públicamente en el archivo de la PSP de la NASA. Varios estudios anteriores preveían que la sonda pasaría por primera vez dentro de los límites del sol en 2021.
Parker Solar Probe, el objeto más rápido construido por el ser humano, ha hecho muchos nuevos descubrimientos desde su lanzamiento, entre ellos sobre las explosiones que crean el clima espacial y los peligros del polvo superveloz.
Los nuevos hallazgos sugieren que las observaciones directas de la nave espacial tienen mucho que aclarar sobre la física del calentamiento de la corona y la formación del viento solar. Tras alcanzar su objetivo de tocar el sol, Parker Solar Probe descenderá ahora aún más profundamente en la atmósfera solar y permanecerá durante más tiempo.
Según Gary Zank, coinvestigador del instrumento Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP) de la sonda y miembro de la Academia Nacional de Ciencias, "es difícil exagerar la importancia tanto del evento como de las observaciones realizadas por Parker Solar Probe. Durante más de 50 años, desde los albores de la era espacial, la comunidad heliosférica ha lidiado con el problema sin respuesta de cómo la corona solar se calienta a más de un millón de grados para impulsar el viento solar. Las primeras mediciones del viento solar sub-Alfvénico pueden representar el paso más importante en la comprensión de la física detrás de la aceleración del viento solar desde el modelo formativo de Parker."
"¡Este evento es lo que muchos heliofísicos han soñado durante la mayor parte de sus carreras!" añadió Zank.
Fuentes, créditos y referencias:
J. C. Kasper et al, Parker Solar Probe Enters the Magnetically Dominated Solar Corona, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.255101