Las tormentas solares pueden cambiar de dirección y sorprender a los pronosticadores del tiempo en el espacio

Septiembre 21, 2010: Las tormentas solares no siempre viajan en línea recta. Pero una vez que han empezado a dirigirse hacia nosotros, pueden acelerar rápidamente, acumulando impulso para luego golpear el campo magnético de la Tierra con más fuerza.

Esto dicen los investigadores que han estado usando los datos proporcionados por las naves espaciales gemelas STEREO, de la NASA, para revelar la estructura tridimensional de las tormentas solares. Sus descubrimientos se publicaron en la edición de hoy de la revista Nature Communications.

Una eyección de masa coronal (CME, por su sigla en idioma inglés) observada por las naves STEREO, el 12 de diciembre de 2008. [Imagen ampliada]

"Esto en verdad nos sorprendió", dice Peter Gallagher, de la Universidad Trinity, en Dublín, Irlanda, quien es coautor de la publicación. "Las eyecciones de masa coronal (CMEs, por su sigla en idioma inglés) del Sol pueden inicialmente moverse en una dirección, y de pronto cambiar de curso hacia una dirección diferente".

El hallazgo fue tan extraño que al principio creyeron que habían cometido algún error. Pero después de revisar dos y tres veces su trabajo sobre docenas de erupciones, el equipo se convenció de que estaban tras la pista de algo nuevo.

"Nuestras visualizaciones tridimensionales muestran claramente que las tormentas solares pueden desviarse de altas latitudes solares y terminar impactando contra planetas que, de otra manera, no habrían afectado", dice Jason Byrne, quien es el autor principal de la publicación y también es estudiante de posgrado de Computación de Alto Rendimiento, en el Centro Trinity.

Un modelo tridimensional de una CME real, basado en el procesamiento en escalas múltiples de datos proporcionados por las naves STEREO. [Película de 9MB]

La clave de su análisis es una técnica computacional novedosa llamada "procesamiento de imagen en escalas múltiples". Gallagher explica:

"'Procesamiento en escalas múltiples' quiere decir tomar una imagen y clasificar los elementos que ella contiene de acuerdo con su tamaño. Supongamos que a usted le interesan los automóviles de carrera. Si tiene una fotografía que contiene un plato con frutas, una persona y un automóvil trucado, podría utilizar el procesamiento en escalas múltiples con el fin de destacar el automóvil de carrera y estudiar sus características".

Se ha utilizado ya el procesamiento en escalas múltiples en la investigación médica para identificar núcleos individuales en imágenes que contienen multitudes de células. En astronomía, la técnica es útil para distinguir galaxias en imágenes con cientos de estrellas. Gallagher y sus colegas han sido los primeros en refinar la técnica y aplicarla al campo de la física solar.

"Aplicamos la técnica de escalas múltiples a los datos del coronógrafo proporcionados por las naves gemelas STEREO, de la NASA", continúa Gallagher. "Nuestra computadora pudo entonces mirar las imágenes, repletas de estrellas y de ráfagas y grumos brillantes del viento solar, e identificar las CME".

Las naves STEREO–A y STEREO–B tienen una gran separación entre sí, de manera que pueden mirar las CME desde puntos de vista distintos. Esto permitió al equipo crear modelos estereoscópicos completos de las tormentas solares y rastrearlas cuando se alejan del Sol.

Una de las primeras cosas que llamó la atención de los investigadores fue que las CME que intentaban ir hacia "arriba" —fuera del plano del sistema solar y lejos de los planetas— eran desviadas de regreso hacia abajo. Gallagher confiesa que tuvieron que recurrir a los libros y pasar cierto tiempo en el pizarrón para entender con claridad el fenómeno. Al final, la explicación resultó ser simple:

El campo magnético de una barra imantada.

El campo magnético del Sol, el cual tiene la misma forma que el campo producido por una barra imantada, dirige a las CME rebeldes de regreso al ecuador solar. Cuando las nubes de plasma alcanzan bajas latitudes solares, son atrapadas por el viento solar y entonces emprenden su viaje hacia los planetas —"como un corcho que flota en un río", dice Gallagher.

Una vez que una CME es atrapada por el viento solar puede experimentar una significativa aceleración. "Esto se debe al arrastre aerodinámico", dice Byrne. "Si el viento solar sopla con suficiente fuerza, entonces arrastrará a la CME consigo; esto es algo que hemos observado en los datos proporcionados por las naves espaciales STEREO".

Estudios anteriores realizados por otras misiones habían revelado algunas tentadoras pistas de este proceso de redireccionamiento y aceleración de las CME, pero las naves STEREO han sido las primeras en observar el proceso casi de principio a fin.

"La habilidad de reconstruir el trayecto de una tormenta solar a través del espacio podría proporcionar un gran beneficio para los que buscan predecir el tiempo espacial en los alrededores de la Tierra", menciona Alex Young, quien es el científico principal del proyecto STEREO, en el Centro Goddard para Vuelos Espaciales. "Saber cuándo llegará una CME es crucial para predecir el inicio de las tormentas geomagnéticas".

"Además", añade, "las técnicas de procesamiento de imágenes desarrolladas por el equipo de Trinity, en colaboración con el Centro Goddard de la NASA, pueden ser utilizadas en aplicaciones que van desde la vigilancia hasta el diagnóstico médico".

Para conocer más sobre las zigzagueantes CME y las avanzadas técnicas de computación empleadas para rastrearlas, consulte Propagation of an Earth–directed coronal mass ejection in three dimensions (Propagación en tres dimensiones de una eyección de masa coronal dirigida hacia la Tierra, en idioma español), por Byrne y colaboradores, de la edición del 21 de septiembre de 2010 de la revista Nature Communications.