Tsunamis Solares

SolarTsunami
Esta visualización de una simulación de modelo de computadora muestra un tsunami solar, que se inicia en el ecuador. A medida que el tsunami viaja hacia los polos, flota los campos magnéticos toroidales (líneas blancas) que viajan más profundamente en el interior solar. A medida que estas bandas se elevan a la superficie, erupcionan como manchas solares en la superficie solar. (© UCAR. Visualización: Mausumi Dikpati, NCAR. Esta animación está disponible gratuitamente para uso de medios y sin fines de lucro.)
https://news.ucar.edu/132675/terminators-sun-trigger-plasma-tsunamis-and-start-new-solar-cycles?fbclid=IwAR3QFEV8oR9ezOhxj35ziAaHZVXgBEB3f3EBMXOrJ_xyww2_efPNiiTuYCc

En un par de artículos nuevos, los científicos pintan una imagen de cómo los ciclos solares mueren repentinamente, lo que puede provocar que tsunamis de plasma corran por el interior del Sol y desencadenen el nacimiento del próximo ciclo de manchas solares solo unas pocas semanas después.

Los nuevos hallazgos proporcionan información sobre el momento misterioso de los ciclos de manchas solares, que están marcados por el aumento y la disminución de la actividad de las manchas solares en la superficie solar. Si bien los científicos saben desde hace tiempo que estos ciclos duran aproximadamente 11 años, predecir cuándo termina un ciclo y comienza el siguiente ha sido difícil de precisar con precisión. La nueva investigación podría cambiar eso.

Se prevé que el próximo ciclo solar despegue dentro de un año. En un par de artículos nuevos, los científicos pintan una imagen de cómo los ciclos solares mueren repentinamente, lo que puede provocar que los tsunamis de plasma corran por el interior del Sol y desencadenen el nacimiento del próximo ciclo de manchas solares solo unas pocas semanas después.

Los nuevos hallazgos proporcionan información sobre el momento misterioso de los ciclos de manchas solares, que están marcados por el aumento y la disminución de la actividad de las manchas solares en la superficie solar. Si bien los científicos saben desde hace tiempo que estos ciclos duran aproximadamente 11 años, predecir cuándo termina un ciclo y comienza el siguiente ha sido difícil de precisar con precisión. La nueva investigación podría cambiar eso.

En uno de los estudios, que se basa en casi 140 años de observaciones solares desde el suelo y el espacio, los científicos pueden identificar eventos ” terminadores” que marcan claramente el final de un ciclo de manchas solares. Con una comprensión de qué buscar en el período previo a estos terminadores, los autores predicen que el ciclo solar actual (Ciclo Solar 24) terminará en la primera mitad de 2020, iniciando el crecimiento del Ciclo Solar 25 muy poco después.

En un segundo estudio, motivado por el primero, los científicos exploran el mecanismo de cómo un evento terminador podría desencadenar el inicio de un nuevo ciclo de manchas solares utilizando un modelo informático sofisticado. Las simulaciones resultantes muestran que los “tsunamis solares” podrían proporcionar la conexión y explicar la transición notablemente rápida del Sol de un ciclo a otro.

Ambos estudios fueron dirigidos por el Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR). “La evidencia de los terminadores ha estado oculta en el registro de observación durante más de un siglo, pero hasta ahora, no sabíamos lo que estábamos buscando”, dijo el científico del NCAR Scott McIntosh, quien dirige el Observatorio de Altitudes Altas del centro y trabajó en ambos estudios “Al combinar una variedad tan amplia de observaciones durante tantos años, pudimos reconstruir estos eventos y proporcionar una visión completamente nueva de cómo el interior del Sol impulsa el ciclo solar”.

Los ciclos de manchas solares nacen después del mínimo solar , un período en el que la cara del Sol está en silencio. A medida que el ciclo continúa, surgen más y más manchas solares, que aparecen primero a unos 35 grados de latitud en ambos hemisferios y marchan lentamente hacia el ecuador durante una década antes de que se desvanezcan nuevamente en el próximo mínimo solar. El punto medio aproximado de esta progresión es el máximo solar, cuando las manchas solares son las más abundantes .

Imágenes del Sol en el mínimo solar actual y también en el último máximo solar.
Imágenes del Sol del Observatorio de Dinámica Solar de la NASA. La imagen de la izquierda fue tomada en Junio durante el mínimo solar actual. La imagen de la derecha se tomó en abril de 2014 durante el último máximo solar. (Imágenes: NASA)

Predecir el momento de la evolución de las manchas solares es un objetivo científico importante, en parte porque la actividad de las manchas solares está vinculada a las tormentas solares que pueden interrumpir la atmósfera superior de la Tierra y afectar las señales GPS, las redes de energía y otras tecnologías críticas. Pero tales predicciones han resultado desafiantes.

Por ejemplo, el Sol está actualmente en un mínimo solar. Los científicos saben que la paz relativa significa que el ciclo solar actual se está terminando, pero ha sido difícil decir si el nuevo ciclo comenzará en unos meses o en unos pocos años. McIntosh y sus colegas piensan que sus estudios pueden proporcionar más claridad, tanto en el momento de los ciclos como en lo que impulsa los ciclos mismos.

Los investigadores comenzaron a estudiar el movimiento de coronal brillante puntos – destellos efímeros de la luz ultravioleta extrema en la atmósfera solar. Al observar los puntos brillantes, que ocurren incluso en la relativa calma de un mínimo solar, los científicos piensan que han obtenido una visión más completa del ciclo solar que si se enfocaran solo en la actividad de las manchas solares.

Los puntos brillantes aparecen primero en latitudes más altas que las manchas solares (alrededor de 55 grados) y migran hacia el ecuador a aproximadamente 3 grados de latitud por año, llegando al ecuador después de un par de décadas. Los caminos trazados por los puntos brillantes se superponen con la actividad de las manchas solares en las latitudes medias (alrededor de 35 grados) hasta que ambos alcanzan el ecuador y desaparecen. Esta desaparición, que los investigadores llaman un evento terminador, se sigue poco después con un gran estallido de actividad de punto brillante en las latitudes medias, que marca el comienzo del próximo ciclo de manchas solares.

En el nuevo estudio que identifica eventos terminadores, publicado en la revista Solar Physics, los científicos corroboran las observaciones del punto brillante con una serie de otras observaciones de una variedad de instalaciones de observación de naves espaciales y terrestres que se remontan a más de 13 ciclos solares.

“Pudimos identificar estos terminadores al observar datos de un rango completo de diferentes medidas de actividad solar campos magnéticosirradiación espectral, flujo radio , además de los puntos brillantes”, dijo el científico de la Universidad de Maryland Bob Leamon, coautor del artículo y también investigador del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. “Los resultados demuestran que realmente necesita poder dar un paso atrás y utilizar todos los datos disponibles para apreciar cómo funcionan las cosas, no solo una nave espacial, una observación o un modelo”.

McIntosh y su equipo han identificado que los puntos brillantes coronales les permiten “ver” mejor el desarrollo del ciclo solar. Pero, ¿por qué el ciclo de manchas solares comienza a surgir en las latitudes medias unas pocas semanas después del terminador?

El documento sobre tsunamis solares, dirigido por el científico de NCAR Mausumi Dikpati y publicado en Scientific Reports, explora los posibles mecanismos detrás de las observaciones. Sugiere que los puntos brillantes coronales son marcadores del movimiento de los “campos magnéticos toroidales” del Sol , que se envuelven alrededor del Sol como bandas de goma que se extienden en dirección este-oeste y migran lentamente hacia el ecuador durante las mismas dos décadas.

Cuando estos campos magnéticos toroidales salen a la superficie, crean manchas solares junto con los puntos brillantes que ya estaban produciendo. A medida que viajan, también actúan como presas magnéticas, atrapando plasma detrás de ellos. Cuando los campos magnéticos toroidales de los hemisferios norte y sur del Sol se tocan en el medio, sus cargas opuestas causan su aniquilación mutua, liberando el líquido acumulado detrás de ellos en un tsunami. Este fluido se precipita hacia adelante, choca y luego se ondula hacia atrás, viajando hacia los polos a una velocidad de aproximadamente 300 metros por segundo.

A medida que el tsunami solar alcanza las latitudes medias del Sol, se encuentra con los campos magnéticos toroidales del siguiente ciclo, que ya están marchando hacia el ecuador (esta progresión está marcada por el camino de los puntos brillantes coronales) pero viajando más profundamente en el interior del Sol. El tsunami impulsa esos campos magnéticos, elevándolos hacia la superficie y produciendo la notable oleada de puntos brillantes, y la actividad de manchas solares que los acompaña, que marca el comienzo del nuevo ciclo de manchas solares.

“Hemos observado el ciclo de manchas solares durante cientos de años, pero ha sido un misterio qué mecanismo podría transportar una señal desde el ecuador, donde termina el ciclo, hasta las latitudes medias del Sol, donde comienza el próximo ciclo, en un período relativamente corto cantidad de tiempo “, dijo Dikpati.

Como organismo, la investigación proporciona una nueva forma de pensar sobre el funcionamiento del interior solar que desafía parte del pensamiento convencional sobre los procesos en el Sol. Si la investigación está en el camino correcto o no, y podría mejorar nuestras capacidades predictivas, pronto obtendrá su primera prueba.

Según los autores, hay una serie de instrumentos que son ideales para observar el inevitable final del ciclo solar actual y el comienzo del próximo. Estos incluyen la sonda Parker Solar , que se lanzó en agosto pasado, la nave espacial STEREO -A, el Observatorio de Dinámica Solar, el Telescopio Solar Daniel K. Inouye y otros activos.

“En el próximo año, deberíamos tener una oportunidad única de observar ampliamente un evento terminador a medida que se desarrolla y luego ver el lanzamiento del Sunspot Cycle 25”, dijo McIntosh. “Creemos que los resultados, especialmente si el terminador llega cuando se predice, podría revolucionar nuestra comprensión del interior solar y los procesos que crean manchas solares y dan forma al ciclo de las manchas solares”