Solar Orbiter rastrea por primera vez el origen de un switchback magnético solar hasta la corona

El 2 de marzo de 2022, la sonda Solar Orbiter de la ESA atravesó un switchback magnético solar mientras viajaba a aproximadamente la mitad de la distancia entre la Tierra y el Sol. Los datos recogidos durante ese encuentro han permitido a un equipo de investigadores, liderado por Jesse T. Coburn y publicado en Nature Astronomy, localizar por primera vez el punto de origen de uno de estos fenómenos: una región de la corona solar vinculada a un agujero coronal.

Un switchback de 2,75 millones de kilómetros detectado durante hora y media

Los magnetómetros y sensores de partículas de Solar Orbiter comenzaron a registrar lecturas elevadas que se prolongaron aproximadamente noventa minutos. Combinando la velocidad de la sonda, entre 30 y 40 km/s, con la velocidad a la que el switchback la sobrepasaba, entre 450 y 460 km/s, los investigadores estimaron que la estructura tenía un tamaño radial de unos 2,75 millones de kilómetros. Eso equivale a seis veces la distancia de la Tierra a la Luna, o 3,5 veces el radio del Sol.

Los switchbacks son pliegues violentos en el campo magnético solar que afectan directamente al flujo del viento solar, la corriente supersónica de partículas cargadas que el Sol emite de forma continua hacia el espacio interplanetario. La sonda Parker Solar Probe de la NASA ha detectado grandes cantidades de estos fenómenos, pero su lugar de formación era objeto de debate: las dos hipótesis en liza señalaban, por un lado, al espacio profundo —por turbulencias dentro del propio viento solar— y, por otro, a la corona.

Los iones de oxígeno y carbono apuntan a plasma formado a más de un millón de grados

Durante el cruce, el sensor de iones pesados de Solar Orbiter registró un aumento de iones de oxígeno y carbono desprovistos de sus electrones, junto con una disminución del helio respecto a los niveles esperados. Este patrón tiene una explicación física concreta: en las capas bajas y calientes de la atmósfera solar, los iones pesados pierden sus electrones, pero una vez que el plasma se desplaza hacia el espacio abierto, la temperatura cae y ya no los recuperan. El estado de ionización queda así congelado, como un registro del entorno en el que se formó el plasma.

La señal indicaba que el plasma del switchback había sido calentado a más de un millón de grados Celsius, temperatura característica de la corona solar. Para confirmarlo, el equipo cruzó esos datos con observaciones del Observatorio de Dinámica Solar (SDO) tomadas en el mismo momento, y trazó la trayectoria del plasma hasta un bucle magnético cerrado próximo a un agujero coronal en la superficie del Sol.

Los agujeros coronales son regiones más frías y oscuras donde las líneas de campo magnético se extienden al espacio interplanetario. Los bucles coronales, en cambio, son arcos de plasma a alta temperatura anclados en ambos extremos a la superficie solar.

Reconexión de intercambio y comportamiento de onda de Alfvén

Con el plasma localizado en un bucle cerrado, el equipo concluyó que el switchback fue generado por un proceso llamado reconexión de intercambio. Este mecanismo ocurre cuando el arco de un bucle coronal entra en contacto con una línea de campo magnético abierta: la línea se rompe momentáneamente y se reconfigura en una posición diferente. Durante ese proceso, parte del gas sobrecalentado del arco es expulsado al espacio interplanetario, formando la estructura que Solar Orbiter atravesó.

Sin embargo, los investigadores encontraron una discrepancia. Si las partículas hubieran sido simplemente lanzadas desde el arco roto, deberían moverse en línea recta. En cambio, su comportamiento seguía el patrón de las líneas de campo magnético, de forma similar a una onda de Alfvén, un tipo de onda magnética que se propaga a lo largo de las líneas de campo de manera análoga a como las ondas mecánicas recorren una cuerda de guitarra.

La formación del switchback combina, por tanto, dos mecanismos: la expulsión de plasma por reconexión de intercambio y la dinámica de ondas del plasma resultante. El estudio, publicado en Nature Astronomy por Coburn y sus coautores, añade que la corona solar sigue presentando incógnitas, y que este hallazgo amplía la comprensión del comportamiento del viento solar en el sistema heliofísico.

Fuente: www.universetoday.com