El centro de la Vía Láctea. (Haga click para ampliar). Créditos: NASA/SOFIA/JPL-Caltech/ESA/Herschel
La NASA ha capturado una imagen
infrarroja extremadamente nítida del centro de nuestra galaxia, la Vía
Láctea. Con una distancia de más de 600 años luz, este panorama revela
detalles dentro de los densos remolinos de gas y polvo en alta
resolución, abriendo la puerta a futuras investigaciones sobre cómo se
están formando estrellas masivas y qué alimenta el agujero negro
supermasivo en el núcleo de nuestra galaxia.
Entre las características que se enfocan
están las curvas sobresalientes del Cúmulo Arches que contiene la
concentración más densa de estrellas en nuestra galaxia, así como el
Cúmulo Quíntuple con estrellas un millón de veces más brillantes que
nuestro Sol. El agujero negro de nuestra galaxia toma forma con un
vistazo del anillo de gas de aspecto ardiente que lo rodea.
La nueva vista fue posible gracias al
telescopio aéreo más grande del mundo, el Observatorio Estratosférico de
Astronomía Infrarroja, o SOFIA.
Volando alto en la atmósfera, este
Boeing 747 modificado apuntó con su cámara infrarroja llamada FORCAST,
la cámara infrarroja de objeto débil para el telescopio SOFIA, para
observar material galáctico cálido que emite a longitudes de onda de luz
que otros telescopios no podían detectar.
La imagen combina la nueva
perspectiva de SOFIA de regiones cálidas con datos previos que exponen
material muy caliente y frío del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA y
el Observatorio Espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea.
"Es increíble ver nuestro centro
galáctico con un detalle que nunca antes habíamos visto", dijo James
Radomski, científico de la Asociación de Investigación Espacial de las
Universidades en el Centro de Ciencias SOFIA en el Centro de
Investigación Ames de la NASA en el Silicon Valley de California.
“Estudiar esta área ha sido como tratar de armar un rompecabezas con
piezas faltantes. Los datos de SOFIA llenan algunos de los agujeros, lo
que nos acerca significativamente a tener una imagen completa ”.
Las regiones centrales de la Vía Láctea
tienen significativamente más del denso gas y polvo que son los bloques
de construcción para las nuevas estrellas en comparación con otras
partes de la galaxia. Sin embargo, hay 10 veces menos estrellas masivas
nacidas aquí de lo esperado.
Comprender por qué existe esta discrepancia
ha sido difícil debido a que todo el polvo entre la Tierra y el núcleo
galáctico se interpone en el camino, pero observar con luz infrarroja
ofrece una visión más cercana de la situación.
Los nuevos datos infrarrojos iluminan
estructuras indicativas del nacimiento de estrellas cerca del Cúmulo
Quíntuple y material cálido cerca del Cúmulo Arches que podrían ser las
semillas de nuevas estrellas. Ver estas características cálidas en alta
resolución puede ayudar a los científicos a explicar cómo algunas de las
estrellas más masivas de toda nuestra galaxia lograron formarse tan
cerca unas de otras, en una región relativamente pequeña, a pesar de la
baja tasa de natalidad en las áreas circundantes.
Los científicos también pueden ver más
claramente el material que puede estar alimentando el anillo alrededor
del agujero negro supermasivo central de nuestra galaxia.
El anillo
tiene unos 10 años luz de diámetro y juega un papel clave para acercar
la materia al agujero negro, donde eventualmente puede ser devorada. El
origen de este anillo ha sido durante mucho tiempo un enigma para los
científicos porque puede agotarse con el tiempo, pero los datos de SOFIA
revelan varias estructuras que podrían representar material incorporado
en él.
Los datos se tomaron en Julio de 2019
durante el despliegue anual de SOFIA en Christchurch, Nueva Zelanda,
donde los científicos estudian los cielos sobre el hemisferio sur.
El
conjunto de datos completo y calibrado está actualmente disponible para
los astrónomos de todo el mundo para futuras investigaciones a través
del Programa SOFIA Legacy.
El Telescopio Espacial Spitzer será dado
de baja el 30 de Enero de 2020 después de operar durante más de 16
años. SOFIA continúa explorando el universo infrarrojo estudiando las
longitudes de onda de la luz infrarroja media y lejana con luz de alta
resolución que no son accesibles para otros telescopios, y ayudando a
los científicos a comprender la formación de estrellas y planetas, el
papel que juegan los campos magnéticos en la configuración de nuestro
universo y la evolución química de las galaxias.
Algunos de los puntos
muy débiles y las regiones oscuras reveladas en la imagen de SOFIA
pueden ayudar a planificar objetivos para los telescopios del futuro,
como el telescopio espacial James Webb.
El
Observatorio de Dinámica Solar, SDO, de la NASA ha observado una
explosión magnética como nunca antes se había visto. En los abrasadores
alcances superiores de la atmósfera del Sol, una prominencia (un gran
bucle de material lanzado por una erupción en la superficie solar)
comenzó a caer de regreso a la superficie del Sol. Pero antes de que
pudiera hacerlo, la prominencia se topó con una trama de líneas de campo
magnético, provocando una explosión magnética.
Los científicos han visto previamente el
chasquido explosivo y la realineación de líneas de campo magnético
enredadas en el Sol, un proceso conocido como reconexión magnética, pero
nunca uno que haya sido provocado por una erupción cercana. La
observación, que confirma una teoría de hace una década, puede ayudar a
los científicos a comprender un misterio clave sobre la atmósfera del
Sol, predecir mejor el clima espacial y también puede conducir a avances
en los experimentos de fusión controlada y plasma de laboratorio.
"Esta fue la primera observación de un
detonante externo de reconexión magnética", dijo Abhishek Srivastava,
científico solar del Instituto Indio de Tecnología (BHU), en Varanasi,
India. “Esto podría ser muy útil para comprender otros sistemas. Por
ejemplo, las magnetosferas planetarias y de la Tierra, otras fuentes de
plasma magnetizado, incluidos los experimentos a escala de laboratorio
donde el plasma es altamente difusivo y muy difícil de controlar ".
Anteriormente se había visto un tipo de
reconexión magnética conocida como reconexión espontánea, tanto en el
Sol como alrededor de la Tierra. Pero este nuevo tipo impulsado por
explosiones, llamado reconexión forzada, nunca se había visto
directamente, se cree que se teorizó por primera vez hace 15 años.
La reconexión espontánea previamente
observada requiere una región con las condiciones adecuadas, como tener
una delgada capa de gas ionizado o plasma, que solo conduce débilmente
la corriente eléctrica, para que ocurra. El nuevo tipo, la reconexión
forzada, puede ocurrir en un rango más amplio de lugares, como en el
plasma que tiene una resistencia aún menor para conducir una corriente
eléctrica. Sin embargo, solo puede ocurrir si hay algún tipo de erupción
para desencadenarlo. La erupción exprime el plasma y los campos
magnéticos, haciendo que se vuelvan a conectar.
Si bien el revoltijo de líneas de campo
magnético del Sol es invisible, afecta al material que las rodea: una
sopa de partículas cargadas ultracalientes conocidas como plasma. Los
científicos pudieron estudiar este plasma utilizando observaciones del
Observatorio de Dinámica Solar de la NASA, o SDO, observando
específicamente una longitud de onda de luz que muestra partículas
calentadas de 1-2 millones de Kelvin (1.8-3.6 millones de F).
Las observaciones les permitieron ver
directamente el evento de reconexión forzada por primera vez en la
corona solar, la capa atmosférica más alta del Sol. En una serie de
imágenes tomadas durante más de una hora, se podía ver una prominencia
en la corona cayendo de nuevo en la fotosfera. En el camino, la
prominencia se topó con una trama de líneas de campo magnético, haciendo
que se reconectaran en una forma distinta de X.
La reconexión espontánea ofrece una
explicación de lo caliente que es la atmósfera solar: misteriosamente,
la corona es millones de grados más caliente que las capas atmosféricas
inferiores, un enigma que ha llevado a los científicos solares durante
décadas a buscar qué mecanismo está impulsando ese calor. Los
científicos observaron múltiples longitudes de onda ultravioleta para
calcular la temperatura del plasma durante y después del evento de
reconexión. Los datos mostraron que la prominencia, que era bastante
fría en relación con la abrasadora corona, ganó calor después del
evento. Esto sugiere que la reconexión forzada podría ser una de las
formas en que la corona se calienta localmente. La reconexión espontánea
también puede calentar el plasma, pero la reconexión forzada parece ser
un modo de calentarse mucho más efectivo: eleva la temperatura del
plasma más rápido, más alto y de manera más controlada.
Si bien el protagonista detrás de este
evento de reconexión fue una prominencia, otras erupciones solares como
llamaradas y eyecciones de masa coronal, también podrían causar
reconexión forzada.
Dado que estas erupciones impulsan el clima
espacial, las ráfagas de radiación solar que pueden dañar los satélites
alrededor de la Tierra, comprender la reconexión forzada puede ayudar a
predecir mejor cuándo las partículas disruptivas cargadas de alta
energía podrían acelerarse en la Tierra.
Comprender cómo se puede forzar la
reconexión magnética de manera controlada también puede ayudar a los
físicos de plasma a reproducir la reconexión en laboratorios. Esto sería
útil para controlarlos y estabilizarlos.
Los científicos continúan buscando
eventos de reconexión más forzados. Con más observaciones, podrían
comenzar a comprender la mecánica detrás de la reconexión y cuando
podrían suceder.
"Nuestro pensamiento es que la reconexión forzada está
en todas partes", dijo Srivastava. "Pero tenemos que seguir
observándola, cuantificarla, si queremos demostrarlo".
La
astronauta de la NASA Christina Koch, actual miembro de la Expedición
61 a bordo de la Estación Espacial Internacional ha conseguido batir
otro récord, al conseguir este sábado 28 de Diciembre el récord de
permanencia femenino en el espacio. Hasta ahora, el récord lo tenía la
astronauta, ya retirada de la NASA, Peggy Whitson, con un total de 288
días.
Christina Koch lleva conviviendo y
trabajando a bordo de la Estación Espacial Internacional desde el pasado
15 de Marzo. Permanecerá en la ISS en un vuelo de larga duración hasta
el próximo mes de Febrero de 2020, y cuando regrese a la Tierra habrá
acumulado un total de 328 días en una sola misión, quedando a tan sólo
12 días de superar el récord del astronauta ya retirado de la NASA Scott
Kelly.
Este tipo de misiones de larga duración,
permite recoger valiosos datos e información sobre como se comporta el
cuerpo de los astronautas tras una larga estancia en microgravedad. De
cara al futuro, y con la vista puesta en la Luna y Marte, esta
información tendrá un enorme valor científico para la seguridad de los
astronautas ante vuelos espaciales de larga duración.
Prototipo del primer avión supersónico silencioso tripulado X-59 de la NASA. Crédito de la imagen: NASA
Han sido autorizados el ensamblaje final
y la integración de los sistemas del primer avión supersónico
silencioso tripulado X-59 de la NASA fabricado en serie en más de tres
décadas después de una importante revisión del proyecto realizada por
altos ejecutivos llevada a cabo el jueves 12 de Diciembre en la sede de
la NASA en Washington.
La revisión administrativa, conocida
como Key Decision Point-D (KDP-D), fue el último obstáculo programático
para que el avión X-59 (QueSST) antes de que los funcionarios se reúnan
nuevamente a finales de 2020 para aprobar el primer vuelo del avión en
2021.
“Con la finalización del KDP-D, hemos
demostrado que el proyecto está programado, está bien planificado y en
buen camino”. Tenemos todo en su lugar para continuar esta misión de
investigación histórica para el público de viajes aéreos de la nación”,
dijo Bob Pearce, administrador asociado de NASA para Aeronáutica.
El X-59 ensayará sus tecnologías
supersónicas silenciosas sobrevolando comunidades en los Estados Unidos.
El X-59 está diseñado para que cuando vuele supersónico, la gente en
tierra no escuche más que un ruido sordo y silencioso, si es que
escuchan algo. Los datos científicamente válidos recopilados durante
estos sobrevuelos comunitarios se presentarán a entes reguladores
estadounidenses e internacionales, los cuales utilizarán la información
para crear reglas basadas en niveles de ruido que permitirán nuevos
mercados comerciales para vuelos supersónicos sobre tierra.
La construcción del X-59, bajo un
contrato de 247,5 millones de dólares de coste más incentivo, continúa
en la fábrica Skunk Works de Lockheed Martin Aeronautics Company en
Palmdale, California.
Se establecen activamente tres áreas de
trabajo principales para construir el fuselaje principal, el ala y el
empenaje del avión. El ensamblaje final y la integración de los sistemas
del avión, incluido un innovador sistema de visibilidad externa de la
cabina, está previsto para finales de 2020.
La gestión del desarrollo y construcción
del X-59 QueSST se enmarca en el proyecto Low Boom Flight Demonstrator,
que forma parte del Programa de Sistemas Integrados de Aviación de la
NASA.
Los
ingenieros trabajan en el ensamblaje final y la integración de los
sistemas del primer avión supersónico silencioso tripulado X-59 de la
NASA. Crédito de la imagen: NASAActualizado: 18/12/2019
Simulación de una posible configuración de campo magnético cuadripolar
para un púlsar con puntos calientes solo en el hemisferio sur. Créditos: NASA/GSFC
Los astrofísicos están rediseñando la
imagen de los libros de texto de los púlsares, los restos densos y
giratorios de estrellas que han explotado, gracias a al instrumento
NICER de la NASA, un telescopio de rayos X a bordo de la Estación
Espacial Internacional. Utilizando datos de NICER, los científicos han
obtenido las primeras mediciones precisas y confiables tanto del tamaño
de un púlsar como de su masa, así como el primer mapa de puntos
calientes en su superficie.
El púlsar en cuestión, J0030 + 0451
(J0030 para abreviar), se encuentra en una región aislada del espacio a
1.100 años luz de distancia en la constelación de Piscis. Al medir el
peso y las proporciones del púlsar, NICER reveló que las formas y
ubicaciones de los "puntos calientes" de millones de grados en la
superficie del púlsar son mucho más extrañas de lo que generalmente se
creía.
"Desde su posición en la Estación
Espacial, NICER está revolucionando nuestra comprensión de los
púlsares", dijo Paul Hertz, director de la división de astrofísica en la
sede de la NASA en Washington. “Los púlsares fueron descubiertos hace
más de 50 años como faros de estrellas que se han derrumbado en núcleos
densos, comportándose de manera diferente a todo lo que vemos en la
Tierra. Con NICER podemos investigar la naturaleza de estos restos
densos de formas que parecían imposibles hasta ahora".
Cuando una estrella masiva muere, se
queda sin combustible, se derrumba bajo su propio peso y explota como
una supernova. Estas muertes estelares pueden dejar atrás las estrellas
de neutrones, que acumulan más masa que nuestro Sol en una esfera
aproximadamente tan ancha como la isla de Manhattan. Los pulsares, que
son una clase de estrella de neutrones, giran cientos de veces por
segundo y barren haces de energía hacia nosotros con cada rotación.
J0030 gira 205 veces por segundo.
Durante décadas, los científicos han
estado tratando de descubrir exactamente cómo funcionan los púlsares. En
el modelo más simple, un púlsar tiene un poderoso campo magnético con
forma similar a un imán de barra doméstico. El campo es tan fuerte que
arranca partículas de la superficie del púlsar y las acelera. Algunas
partículas siguen el campo magnético y golpean el lado opuesto,
calentando la superficie y creando puntos calientes en los polos
magnéticos. Todo el púlsar brilla tenuemente en rayos X, pero los puntos
calientes son más brillantes.
A medida que el objeto gira, estos puntos
se deslizan dentro y fuera de la vista como los rayos de un faro,
produciendo variaciones extremadamente regulares en el brillo de rayos X
del objeto. Pero los nuevos estudios de NICER sobre J0030 muestran que
los púlsares no son tan simples.
Utilizando observaciones de NICER desde
Julio de 2017 hasta Diciembre de 2018, dos grupos de científicos
mapearon los puntos calientes de J0030 utilizando métodos independientes
y convergieron en resultados similares para su masa y tamaño.
Un equipo
dirigido por Thomas Riley, un estudiante de doctorado en astrofísica
computacional, y su supervisora Anna Watts, profesora de astrofísica en
la Universidad de Amsterdam, determinaron que el púlsar tiene alrededor
de 1,3 veces la masa del Sol y 25,4 kilómetros de ancho.
Cole Miller, un
profesor de astronomía en la Universidad de Maryland (UMD) que dirigió
el segundo equipo, descubrió que J0030 tiene aproximadamente 1,4 veces
la masa del Sol y es un poco más grande, aproximadamente 26 kilómetros
de ancho.
"Cuando comenzamos a trabajar en J0030,
nuestra comprensión de cómo simular los púlsares era incompleta, y
todavía lo es", dijo Riley.
"Pero gracias a los datos detallados de
NICER, las herramientas de código abierto, las computadoras de alto
rendimiento y el excelente trabajo en equipo, ahora tenemos un marco
para desarrollar modelos más realistas de estos objetos".
Un púlsar es tan denso que su gravedad
deforma el espacio-tiempo cercano, el "tejido" del universo como lo
describe la teoría general de la relatividad de Einstein, de la misma
manera que una bola de boliche en un trampolín estira la superficie.
El
espacio-tiempo está tan distorsionado que la luz del lado del púlsar que
se aleja de nosotros se "dobla" y se redirige a nuestra vista.
Esto
hace que la estrella se vea más grande de lo que es. El efecto también
significa que los puntos calientes nunca desaparecerán por completo al
girar hacia el otro lado de la estrella. NICER mide la llegada de cada
radiografía de un púlsar a más de cien nanosegundos, una precisión
aproximadamente 20 veces mayor que la disponible anteriormente, por lo
que los científicos pueden aprovechar este efecto por primera vez.
"Las incomparables mediciones de rayos X
de NICER nos permitieron hacer los cálculos más precisos y confiables
del tamaño de un púlsar hasta la fecha, con una incertidumbre de menos
del 10%", dijo Miller. "Todo el equipo de NICER ha hecho una
contribución importante a la física fundamental que es imposible de
investigar en los laboratorios terrestres".
Nuestra vista desde la Tierra mira hacia
el hemisferio norte de J0030.
Cuando los equipos mapearon las formas y
ubicaciones de los puntos de J0030, esperaban encontrar uno allí basado
en la imagen de los libros de texto de los púlsares, pero no lo
hicieron.
En cambio, los investigadores identificaron hasta tres
"puntos" calientes, todos en el hemisferio sur.
Riley y sus colegas realizaron rondas de
simulaciones utilizando círculos superpuestos de diferentes tamaños y
temperaturas para recrear las señales de rayos X.
Realizar su análisis
en la supercomputadora nacional holandesa Cartesius llevó menos de un
mes, pero habría requerido alrededor de 10 años en una computadora de
escritorio moderna.
Su solución identifica dos puntos calientes, uno
pequeño y circular y el otro largo y en forma de media luna.
El grupo de Miller realizó simulaciones
similares, pero con óvalos de diferentes tamaños y temperaturas, en la
supercomputadora Deepthought2 de UMD.
Encontraron dos configuraciones de
puntos posibles e igualmente probables. Uno tiene dos óvalos que
coinciden estrechamente con el patrón encontrado por el equipo de Riley.
La segunda solución agrega un tercer punto más frío ligeramente torcido
del polo sur rotacional del púlsar.
Las predicciones teóricas anteriores
sugerían que las ubicaciones y formas de los puntos calientes podrían
variar, pero los estudios de J0030 son los primeros en mapear estas
características de la superficie.
Los científicos todavía están tratando
de determinar por qué los puntos de J0030 están dispuestos y
conformados como están, pero por ahora está claro que los campos
magnéticos del púlsar son más complicados que el modelo tradicional de
dos polos.
El principal objetivo científico de
NICER es determinar con precisión las masas y los tamaños de varios
púlsares. Con esta información, los científicos finalmente podrán
descifrar el estado de la materia en los núcleos de las estrellas de
neutrones, materia aplastada por enormes presiones y densidades que no
se pueden replicar en la Tierra.
"Es notable, y también muy
tranquilizador, que los dos equipos lograron tamaños, masas y patrones
de puntos calientes similares para J0030 utilizando diferentes enfoques
de modelado", dijo Zaven Arzoumanian, líder científico de NICER en el
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.
"Nos
dice que NICER está en el camino correcto para ayudarnos a responder
una pregunta duradera en astrofísica: ¿qué forma tiene la materia en los
núcleos ultradensos de las estrellas de neutrones?"
Mapa celeste para la observación de la lluvia de meteoros de las Gemínidas. Image Credit: NASA
Cada
año, a mediados de Diciembre, los astrónomos miran hacia el cielo y
presencian un misterio, el cual se anuncia con una ráfaga de estrellas
fugaces. Durante varias noches seguidas, de decenas a cientos de
meteoros por hora atraviesan las brillantes constelaciones de invierno.
Cada una de ellas es un pequeño acertijo que espera ser resuelto.
"Se trata de la lluvia de meteoros de
las Gemínidas, que alcanzará su punto máximo los días 13 y 14 de
Diciembre, y podremos llegar a observar una por minuto, en buenas
condiciones de visibilidad", dice Bill Cooke, de la Oficina de Medio
Ambiente de Meteoros de la NASA.
La mejor hora para observarlas será la
noche del 13 de Diciembre y el amanecer del 14 de Diciembre, con la
mayoría de los meteoros visibles desde la medianoche hasta las 4:00 a.m.
del 14 de Diciembre, cuando el radiante está más alto en el cielo. "
A pesar de que las Gemínidas nos visitan
cada año, todavía no las entendemos por completo. Los cometas de hielo
producen la mayoría de las lluvias de meteoros. Estos cometas arrojan
chorros de Meteoros cuando los calienta la luz solar. Pero las Gemínidas
son distintas. Su origen no es un cometa sino un objeto extraño llamado
3200 Faetón. Según los astrónomos se trata de un cometa rocoso. Pero
¿de que se trata? Un cometa rocoso es, esencialmente, un asteroide que
se acerca mucho al Sol; se acerca tanto que el calor solar quema los
residuos polvorosos que cubren su superficie rocosa. Esto podría formar
una especie de cola de grava.
Durante observaciones realizadas por la
sonda espacial STERO de la NASA desde 2009 a 2012, se detectó una
pequeña cola que sobresalía por detrás de la roca. “La cola brinda
evidencia irrefutable de que Faetón eyecta polvo”, dijo David Jewitt,
astrónomo de la UCLA.
El equipo de trabajo de Jewitt cree que
el polvo es eyectado por la fractura térmica de la corteza del
asteroide. Un proceso relacionado, que recibe el nombre de “fractura por
desecación” (como cuando el lodo se agrieta en el lecho de un lago
seco), también puede desempeñar un importante papel. El hecho de ver que
3200 Faetón produce una cola, aunque sea pequeña, da confianza a los
investigadores de que Faetón es en verdad el origen de las Gemínidas.
Teniendo en cuenta el tiempo claro y un
cielo oscuro, la lluvia de meteoros de las Gemínidas puede ser vista en
la mayor parte del mundo, a pesar de que se verá mejor por los
observadores en el hemisferio norte. Abríguese, si vive en el hemisferio
norte, y disfrute del espectáculo.
En Agosto de 2018, la sonda solar Parker
de la NASA se lanzó al espacio, y pronto se convirtió en la nave
espacial más cercana al Sol. Con instrumentos científicos de vanguardia
para medir el entorno alrededor de la nave espacial, Parker Solar ha
completado tres de los 24 pases planificados a través de partes nunca
antes exploradas de la atmósfera del Sol, la corona. El 4 de Diciembre
de 2019, cuatro nuevos artículos en la revista Nature describen lo que
los científicos han aprendido de esta exploración sin precedentes de
nuestra estrella, y lo que esperan aprender a continuación.
Estos hallazgos revelan nueva
información sobre el comportamiento del material y las partículas que se
alejan del Sol, lo que acerca a los científicos a responder preguntas
fundamentales sobre la física de nuestra estrella. En la búsqueda para
proteger a los astronautas y la tecnología en el espacio, la información
que Parker ha descubierto sobre cómo el Sol expulsa constantemente
material y energía ayudará a los científicos a reescribir los modelos
que usamos para comprender y predecir el clima espacial alrededor de
nuestro planeta y comprender el proceso mediante qué estrellas se crean y
evolucionan.
"Estos primeros datos de Parker revelan
nuestra estrella, el Sol, de formas nuevas y sorprendentes", dijo Thomas
Zurbuchen, administrador asociado de ciencias en la sede de la NASA en
Washington.
“Observar el Sol de cerca en lugar de hacerlo desde una
distancia mucho mayor nos está dando una visión sin precedentes de los
fenómenos solares importantes y cómo nos afectan en la Tierra, y nos
brinda nuevas ideas relevantes para la comprensión de las estrellas
activas en las galaxias. Es solo el comienzo de un momento
increíblemente emocionante para la heliofísica con Parker a la
vanguardia de los nuevos descubrimientos ".
Aunque nos parezca plácido aquí en la
Tierra, el Sol es todo menos silencioso. Nuestra estrella es
magnéticamente activa, desencadenando poderosas ráfagas de luz,
inundaciones de partículas que se mueven cerca de la velocidad de la luz
y nubes de material magnetizado de miles de millones de toneladas. Toda
esta actividad afecta a nuestro planeta, inyectando partículas dañinas
en el espacio donde vuelan nuestros satélites y astronautas,
interrumpiendo las comunicaciones y las señales de navegación e incluso,
cuando es intenso, provocando cortes de energía. Ha estado sucediendo
durante toda la vida de 5 mil millones de años del Sol, y continuará
dando forma a los destinos de la Tierra y los otros planetas de nuestro
sistema solar en el futuro.
"El Sol ha fascinado a la humanidad
durante toda nuestra existencia", dijo Nour E. Raouafi, científico del
proyecto de Parker Solar en el Laboratorio de Física Aplicada Johns
Hopkins en Laurel, Maryland, que construyó y administra la misión para
la NASA. "Hemos aprendido mucho sobre nuestra estrella en las últimas
décadas, pero realmente necesitábamos una misión como Parker Solar para
entrar en la atmósfera del Sol". Es solo allí donde realmente podemos
aprender los detalles de estos complejos procesos solares. Y lo que
hemos aprendido solo en estas tres órbitas solares ha cambiado mucho de
lo que sabemos sobre el Sol ".
Lo que sucede en el Sol es fundamental
para comprender cómo da forma al espacio que nos rodea. La mayor parte
del material que escapa del Sol es parte del viento solar, un flujo
continuo de material solar que baña todo el sistema solar. Este gas
ionizado, llamado plasma, lleva consigo el campo magnético del Sol,
extendiéndolo a través del sistema solar en una burbuja gigante que se
extiende por más de 10 mil millones de millas.
El Viento Solar Dinámico
Observado cerca de la Tierra, el viento
solar es un flujo de plasma relativamente uniforme, con ocasionales
caídas turbulentas. Pero para ese punto ya ha recorrido más de noventa
millones de millas, y las firmas de los mecanismos exactos del Sol para
calentar y acelerar el viento solar han desaparecido. Más cerca de la
fuente del viento solar, Parker Solar vio una imagen muy diferente: un
sistema complicado y activo.
"La complejidad fue alucinante cuando
comenzamos a mirar los datos", dijo Stuart Bale, director de la
Universidad de California, Berkeley, para el conjunto de instrumentos
FIELDS de Parker Solar, que estudia la escala y la forma de los campos
eléctricos y magnéticos. "Ahora me he acostumbrado.
Pero cuando se los
muestro a mis colegas por primera vez, simplemente están impresionados
".
Desde el punto de vista de Parker a 15 millones de millas del Sol,
explicó Bale, el viento solar es mucho más impulsivo e inestable que lo
que vemos cerca de la Tierra.
Al igual que el propio Sol, el viento
solar está formado por plasma, donde los electrones cargados
negativamente se han separado de los iones cargados positivamente,
creando un mar de partículas que flotan libremente con carga eléctrica
individual. Estas partículas que flotan libremente significan que el
plasma transporta campos eléctricos y magnéticos, y los cambios en el
plasma a menudo dejan marcas en esos campos. Los instrumentos FIELDS
inspeccionaron el estado del viento solar midiendo y analizando
cuidadosamente cómo los campos eléctricos y magnéticos alrededor de la
nave espacial cambiaron con el tiempo, junto con la medición de ondas en
el plasma cercano.
Estas mediciones mostraron reversiones
rápidas en el campo magnético y chorros de material repentinos y de
movimiento más rápido, todas características que hacen que el viento
solar sea más turbulento. Estos detalles son clave para comprender cómo
el viento dispersa la energía a medida que fluye lejos del Sol y por
todo el sistema solar.
Un tipo de evento en particular atrajo
la atención de los equipos científicos: la reversión en la dirección del
campo magnético, que fluye desde el Sol, incrustado en el viento solar.
Estas reversiones, denominadas "conmutaciones", duran desde unos pocos
segundos hasta varios minutos a medida que fluyen sobre la sonda solar
Parker. Durante una conmutación, el campo magnético vuelve sobre sí
mismo hasta apuntar casi directamente hacia el Sol. Juntos, FIELDS y
SWEAP, el conjunto de instrumentos de viento solar liderado por la
Universidad de Michigan y administrado por el
Observatorio Astrofísico
Smithsonian, midieron grupos de curvas en los primeros dos sobrevuelos
de la sonda Parker Solar.
Parker Solar Probe observó perturbaciones en el viento solar
que hicieron que el campo magnético se doblara sobre sí mismo, un
fenómeno aún inexplicable que podría ayudar a los científicos a
descubrir más información sobre cómo el viento solar acelera el Sol. Créditos: GSFC/Conceptual Image Lab/Adriana Manrique Gutierrez
"Se han visto ondas en el viento solar
desde el comienzo de la era espacial, y asumimos que más cerca del Sol
las ondas se volverían más fuertes, pero no esperábamos verlas
organizarse en estos picos de velocidad estructurados coherentes", dijo
Justin Kasper, investigador principal de SWEAP en la Universidad de
Michigan en Ann Arbor. "Estamos detectando restos de estructuras del Sol
que son arrojadas al espacio y cambiando violentamente la organización
de los flujos y el campo magnético. Esto cambiará drásticamente nuestras
teorías sobre cómo se calientan la corona y el viento solar ".
Aún no se conoce la fuente exacta de los
cambios, pero las mediciones de Parker Solar han permitido a los
científicos reducir las posibilidades.
Entre las muchas partículas que fluyen
perpetuamente desde el Sol hay un haz constante de electrones que se
mueven rápidamente, que circulan a lo largo de las líneas de campo
magnético del Sol hacia el sistema solar. Estos electrones siempre
fluyen estrictamente a lo largo de la forma de las líneas de campo que
se mueven hacia afuera del Sol, independientemente de si el polo norte
del campo magnético en esa región en particular apunta hacia o lejos del
Sol. Pero la Sonda Parker Solar midió este flujo de electrones que van
en la dirección opuesta, volteando hacia el Sol, lo que demuestra que el
campo magnético en sí mismo debe doblarse hacia el Sol, en lugar de que
la Sonda Parker Solar simplemente encuentre una línea de campo
magnético diferente del Sol. Esto sugiere que los cambios son
retorcimientos en el campo magnético: perturbaciones localizadas que se
alejan del Sol, en lugar de un cambio en el campo magnético a medida que
emerge del Sol.
Las observaciones de Parker Solar Probe
sobre los cambios sugieren que estos eventos se volverán aún más comunes
a medida que la nave espacial se acerque al Sol. El próximo encuentro
solar de la misión el 29 de enero de 2020 llevará la nave espacial más
cerca del Sol que nunca antes, y puede arrojar nueva luz sobre este
proceso. Dicha información no solo ayuda a cambiar nuestra comprensión
de las causas del viento solar y el clima espacial que nos rodea, sino
que también nos ayuda a comprender un proceso fundamental de cómo
funcionan las estrellas y cómo liberan energía en su entorno.
El viento solar giratorio
Algunas de las mediciones de Parker
Solar están acercando a los científicos a las respuestas a preguntas de
hace décadas. Una de esas preguntas es acerca de cómo, exactamente, el
viento solar fluye del Sol.
Cerca de la Tierra, vemos que el viento
solar fluye casi radialmente, lo que significa que fluye directamente
desde el Sol, directamente en todas las direcciones. Pero el Sol gira
mientras libera el viento solar; antes de liberarse, el viento solar
giraba junto con él. Esto es un poco como los niños que viajan en el
carrusel de un parque infantil: la atmósfera gira con el Sol al igual
que la parte exterior del carrusel, pero cuanto más te alejas del
centro, más rápido te mueves en el espacio. Un niño en el borde podría
saltar y, en ese punto, moverse en línea recta hacia afuera, en lugar de
continuar girando. De manera similar, hay un punto entre el Sol y la
Tierra, el viento solar pasa de girar junto con el Sol a fluir
directamente hacia afuera, o radialmente, como vemos desde la Tierra.
Exactamente donde el viento solar pasa
de un flujo rotacional a un flujo perfectamente radial tiene
implicaciones sobre cómo el Sol arroja energía. Encontrar ese punto
puede ayudarnos a comprender mejor el ciclo de vida de otras estrellas o
la formación de discos protoplanetarios, los densos discos de gas y
polvo alrededor de estrellas jóvenes que eventualmente se unen en
planetas.
Ahora, por primera vez, en lugar de solo
ver ese flujo directo que vemos cerca de la Tierra, Parker Solar pudo
observar el viento solar mientras todavía estaba girando. Es como si
Parker Solar tuviera una vista del carrusel giratorio directamente por
primera vez, no solo de los niños que saltan de él. El instrumento de
viento solar de Parker Solar detectó la rotación comenzando a más de 20
millones de millas del Sol, y cuando Parker se acercó a su punto de
perihelio, la velocidad de la rotación aumentó.
La fuerza de la
circulación fue más fuerte de lo que muchos científicos habían predicho,
pero también hizo una transición más rápida de lo previsto a un flujo
externo, que es lo que ayuda a enmascarar estos efectos desde donde nos
sentamos, a unos 93 millones de millas del Sol.
"El gran flujo rotacional del viento
solar visto durante los primeros encuentros ha sido una verdadera
sorpresa", dijo Kasper. "Si bien esperamos ver un movimiento rotacional
más cercano al Sol, las altas velocidades que estamos viendo en estos
primeros encuentros son casi diez veces más grandes que lo predicho por
los modelos estándar ".
Polvo cerca del Sol
Otra pregunta que se acerca a una
respuesta es la esquiva zona libre de polvo. Nuestro sistema solar está
inundado de polvo: las migajas cósmicas de colisiones que formaron
planetas, asteroides, cometas y otros cuerpos celestes hace miles de
millones de años. Los científicos han sospechado durante mucho tiempo
que, cerca del Sol, este polvo se calentaría a altas temperaturas por la
potente luz solar, convirtiéndolo en un gas y creando una región libre
de polvo alrededor del Sol. Pero nadie lo había observado nunca.
Por primera vez, las imágenes de Parker
Solar vieron que el polvo cósmico comenzaba a diluirse.
Debido a que
WISPR, el instrumento de imágenes de Parker Solar desde el costado de la
nave espacial, puede ver amplias franjas de la corona y el viento
solar, incluidas las regiones más cercanas al Sol. Estas imágenes
muestran que el polvo comienza a diluirse a poco más de 7 millones de
millas del Sol, y esta disminución en el polvo continúa constantemente
hasta los límites actuales de las mediciones de WISPR a poco más de 4
millones de millas del Sol.
La sonda Parker Solar vio cómo el polvo cósmico (ilustrado
aquí), disperso por todo nuestro sistema solar, comienza a diluirse
cerca del Sol, apoyando la idea de una zona libre de polvo cerca del
Sol. Créditos: GSFC/Scott Wiessinger
"Esta zona libre de polvo se predijo
hace décadas, pero nunca se había visto antes", dijo Russ Howard,
investigador principal de WISPR en el Laboratorio de Investigación Naval
en Washington, D.C. " Ahora estamos viendo lo que le sucede al polvo
cerca del Sol ".
Al ritmo de pérdida, los científicos
esperan ver una zona verdaderamente libre de polvo que comience a poco
más de 2-3 millones de millas del Sol, lo que significa que la sonda
Parker Solar podría observar la zona libre de polvo ya en 2020, cuando
su sexto sobrevuelo del Sol la llevará más cerca de nuestra estrella que
nunca.
Poner el clima espacial bajo un microscopio
Las mediciones de Parker Solar nos han
dado una nueva perspectiva sobre dos tipos de eventos climáticos
espaciales: tormentas de partículas energéticas y eyecciones de masa
coronal.
Las partículas diminutas, tanto
electrones como iones, son aceleradas por la actividad solar, creando
tormentas de partículas energéticas. Los eventos en el Sol pueden enviar
estas partículas disparadas hacia el sistema solar a casi la velocidad
de la luz, lo que significa que llegan a la Tierra en menos de media
hora y pueden impactar a otros mundos en escalas de tiempo igualmente
cortas. Estas partículas transportan mucha energía, por lo que pueden
dañar la electrónica de las naves espaciales e incluso poner en peligro a
los astronautas, especialmente aquellos en el espacio profundo, fuera
de la protección del campo magnético de la Tierra, y el corto tiempo de
advertencia para tales partículas hace que sea difícil evitarlas.
Comprender exactamente cómo se aceleran
estas partículas a velocidades tan altas es crucial. Pero a pesar de que
llegan a la Tierra en tan solo unos minutos, todavía es tiempo
suficiente para que las partículas pierdan las firmas de los procesos
que las aceleraron en primer lugar. Al girar alrededor del Sol a solo
unos pocos millones de millas de distancia, la Sonda Parker Solar puede
medir estas partículas justo después de haber salido del Sol, arrojando
nueva luz sobre cómo se liberan.
Los instrumentos ISʘIS de Parker Solar,
liderados por la Universidad de Princeton, han medido varios eventos de
partículas energéticas nunca antes vistos, eventos tan pequeños que se
pierden todos los rastros antes de que lleguen a la Tierra o cualquiera
de nuestros satélites cercanos a la Tierra. Estos instrumentos también
han medido un tipo raro de explosión de partículas con un número
particularmente alto de elementos más pesados, lo que sugiere que ambos
tipos de eventos pueden ser más comunes de lo que los científicos
pensaban anteriormente.
"Es sorprendente, incluso en condiciones
mínimas solares, el Sol produce muchos más pequeños eventos de
partículas energéticas de lo que pensamos", dijo David McComas,
investigador principal de la suite de ISʘIS, en la Universidad de
Princeton en Nueva Jersey. "Estas medidas nos ayudarán a desentrañar las
fuentes, la aceleración y el transporte de partículas energéticas
solares y, en última instancia, proteger mejor los satélites y los
astronautas en el futuro".
Los datos de los instrumentos WISPR
también proporcionaron detalles sin precedentes sobre estructuras en la
corona y el viento solar, incluidas expulsiones de masa coronal, nubes
de material solar de miles de millones de toneladas que el Sol envía a
toda velocidad hacia el sistema solar. Las CME pueden desencadenar una
variedad de efectos en la Tierra y otros mundos, desde las auroras hasta
la inducción de corrientes eléctricas que pueden dañar las redes
eléctricas y las tuberías. La perspectiva única de WISPR, al mirar estos
eventos a medida que se alejan del Sol, ya ha arrojado nueva luz sobre
la gama de eventos que nuestra estrella puede desencadenar.
"Dado que la sonda Parker Solar
coincidía con la rotación del Sol, pudimos observar la salida de
material durante días y ver la evolución de las estructuras", dijo
Howard. "Las observaciones cerca de la Tierra nos han hecho pensar que
las estructuras finas en la corona se convierten en un flujo suave, y
estamos descubriendo que eso no es cierto. Esto nos ayudará a modelar
mejor cómo viajan los eventos entre el Sol y la Tierra".
A medida que Parker Solar continúa su
viaje, realizará 21 aproximaciones más cercanas al Sol a distancias cada
vez más cercanas, culminando en tres órbitas a solo 3.83 millones de
millas de la superficie solar.
"El Sol es la única estrella que podemos
examinar de cerca", dijo Nicola Fox, director de la División de
Heliofísica en la sede de la NASA. “Obtener datos en la fuente ya está
revolucionando nuestra comprensión de nuestra propia estrella y
estrellas en todo el universo. Nuestra pequeña nave espacial está
combatiendo en condiciones brutales para enviar a casa revelaciones
sorprendentes y emocionantes ".
