¿Por qué está el Sol tan explosivo? La NASA resuelve el misterio

Resuelto el misterio que se remonta a hace 60 años acerca de las explosiones magnéticas rápidas. No es solo una curiosidad científica.

 

Los científicos de la NASA han modelado una teoría para explicar cómo tiene lugar el tipo de reconexión magnética más poderosa del Sol. ¿Por qué sucede a un ritmo tan constante?

 


Descubierto uno de los muchos secretos del Sol

Existe un tipo de llamarada solar que dura unos minutos pero produce suficiente energía para alimentar la Tierra durante 20 000 años a un ritmo rápido y predecible. Desde hace más de medio siglo, los científicos han estado tratando de comprender el proceso, llamado reconexión magnética rápida, y parece que ya han dado con el resultado, según revela un informe de la agencia espacial estadounidense.

"En última instancia, si podemos entender cómo funciona la reconexión magnética, entonces podremos predecir mejor los eventos que pueden impactarnos en la Tierra, como tormentas geomagnéticas y erupciones solares", explicó Barbara Giles, científica del proyecto para MMS y científica investigadora en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland (EE. UU.).

El estudio, publicado en la revista Communications Physics, proporciona la primera descripción teórica de cómo un fenómeno conocido como "efecto Hall" -la interacción entre las corrientes eléctricas y los campos magnéticos que las rodean- determina la eficiencia de la reconexión magnética.


¿Qué es exactamente la reconexión magnética?


Este fenómeno ocurre cuando las líneas de campo magnético de direcciones opuestas se fusionan, vuelven a unir y se separan, liberando cantidades masivas de energía para calentar plasmas e impulsar flujos de salida de alta velocidad.

“La velocidad a la que las líneas del campo magnético se reconectan es de extrema importancia para los procesos en el espacio que pueden impactar en la Tierra”, dijo Yi-Hsin Liu, profesor asistente de física y astronomía en Dartmouth. “Después de décadas de esfuerzo, ahora tenemos una teoría completa para abordar este problema de hace tanto tiempo”.

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NASA Conceptual Image Laboratory

La física precisa detrás de esta liberación de energía

La reconexión magnética es un proceso multifacético de conversión de energía que ocurre en el plasma. Se forma cuando el gas ha sido energizado lo suficiente como para romper sus átomos, dejando atrás electrones cargados negativamente e iones cargados positivamente. En este proceso, el plasma convierte velozmente l a energía magnética en calor y aceleración.

“Sabíamos que la reconexión rápida ocurre a un cierto ritmo que parece ser bastante constante. Pero lo que impulsa esa tasa ha sido un misterio hasta ahora”, comenta Giles. En el nuevo trabajo, explican cómo de rápido ocurre la reconexión, específicamente en plasmas sin colisión (aquellos cuyas partículas están lo suficientemente dispersas como para que las partículas individuales no choquen entre sí). Donde ocurre la reconexión en el espacio, la mayor parte del plasma se encuentra en este estado sin colisiones, incluido el plasma en las erupciones solares y el espacio alrededor de la Tierra.


Según la nueva teoría, las partículas cargadas en el plasma dejan de moverse como grupo durante la reconexión magnética rápida. Comienzan a moverse de forma independiente, dando lugar al efecto Hall y creando así un vacío de energía inestable donde ocurre la reconexión. La presión de los campos magnéticos alrededor del vacío de energía hace que el vacío implosione, liberando rápidamente inmensas cantidades de energía a un ritmo predecible.

Así las cosas, esta nueva investigación propone que la reconexión rápida tiene lugar únicamente en plasmas sin colisión.

 


¿Cómo comprobar la teoría?


Los científicos del MMS (Misión Magnetosférica Multiescala) de la NASA probarán su teoría con la ayuda de cuatro naves espaciales que orbitan la Tierra en formación piramidal, lo que les permitirá investigar el proceso de reconexión en plasmas sin colisiones a resoluciones más altas de lo que sería posible en la Tierra.


¿Conseguiremos con ello desbloquear el potencial de la fusión nuclear y, por extensión, conseguir energía sostenible ilimitada para todos en nuestro planeta?

Referencia: “First-principles theory of the rate of magnetic reconnection in magnetospheric and solar plasmas” by Yi-Hsin Liu, Paul Cassak, Xiaocan Li, Michael Hesse, Shan-Chang Lin and Kevin Genestreti, 28 April 2022, Communications Physics.
DOI: 10.1038/s42005-022-00854-x

This work is funded by the NSF’s PHY and AGS Divisions, NASA’s Magnetospheric Multiscale (MMS) mission, and the U.S. Department of Energy.

 

Sarah Romero

Sarah Romero

Fagocito ciencia ficción en todas sus formas. Fan incondicional de Daneel Olivaw y, cuando puedo, terraformo el planeta rojo o cazo cylons. Hasta que viva en Marte puedes localizarme en Twitter: sarahromero_ y en ladymoon@gmail.com

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