Una gigantesca llamarada solar en nuestro sol fue impulsada por una avalancha de pequeñas perturbaciones magnéticas, proporcionando la información más clara hasta la fecha sobre cómo la energía de nuestra estrella se libera en una torrencial de luz ultravioleta y rayos X de alta energía. El descubrimiento fue realizado por la misión Solar Orbiter de la Agencia Espacial Europea (ESA), que está fotografiando el sol desde una distancia menor que cualquier nave espacial anterior.
Algunas llamaradas solares pueden resultar en eyecciones de masa coronal (CME), enormes penachos de plasma expulsados de la corona solar hacia el espacio profundo. Si su trayectoria desde el sol intersecta con la ubicación de la Tierra, pueden desencadenar tormentas geomagnéticas que pueden dañar satélites y redes eléctricas, al tiempo que interrumpen las comunicaciones y nos deslumbran con coloridas luces aurorales.
Cuanto más aprendemos sobre cómo se desencadenan las llamaradas solares, mejor preparados estaremos para predecir cuándo está a punto de ocurrir una llamarada y una CME dañinas. Las nuevas observaciones de Solar Orbiter son un gran paso hacia lograrlo.
“Este es uno de los resultados más emocionantes de Solar Orbiter hasta el momento”, dijo Miho Janvier, coprojecto científico de la ESA en Solar Orbiter, en una declaración. “Las observaciones de Solar Orbiter revelan el motor central de una llamarada y enfatizan el papel crucial de un mecanismo de liberación de energía magnética similar a una avalancha en funcionamiento.”
Entendiendo el origen de las llamaradas solares
El 30 de septiembre de 2024, Solar Orbiter se acercó a 43,3 millones de kilómetros (27 millones de millas) del sol, momento en el que presenció la erupción de una llamarada solar de clase media. Gracias a cuatro de los instrumentos de Solar Orbiter trabajando al unísono para observar la llamarada, los científicos han visto, por primera vez, cómo pequeñas inestabilidades magnéticas pueden acumularse en una llamarada grande, como una avalancha en una ladera nevada que se origina a partir de una pequeña perturbación.
“Tuvimos mucha suerte de presenciar los eventos precursores de esta gran llamarada con tanto detalle”, dijo Pradeep Chitta, autor principal de la investigación del Instituto Max Planck de Investigación del Sistema Solar en Alemania. “Estábamos realmente en el lugar correcto en el momento adecuado para captar los detalles finos de esta llamarada.”
Las llamaradas solares son el producto de la reconexión magnética. Esto ocurre cuando las líneas del campo magnético en el sol, entrelazadas con plasma de alta energía, se tensan y se rompen, liberando enormes cantidades de energía antes de que las líneas del campo se reconecten. Sin embargo, los orígenes precisos de las llamaradas solares han sido un misterio. ¿Son una sola erupción poderosa o una acumulación de eventos de reconexión más pequeños? Al menos para la llamarada del 30 de septiembre, Solar Orbiter encontró la respuesta.
Comenzando con su Imager de Ultravioleta Extrema (EUI), Solar Orbiter fue testigo de la generación de la llamarada durante un período de 40 minutos. EUI detectó cambios en el entorno magnético de la corona solar local al punto de erupción de la llamarada, capturando detalles tan pequeños como unos pocos cientos de kilómetros en escalas de tiempo de menos de dos segundos, que es el tiempo cubierto en cada fotograma de imagen.
La nave espacial vio un filamento arqueado hecho de campos magnéticos entrelazados que transportan plasma y conectados a una región en forma de cruz de actividad magnética entrelazada con más líneas de campo magnético. Observó cómo la región se volvía cada vez más inestable, las líneas de campo se rompían y se reconectaban, liberando ráfagas de energía que aparecían como puntos brillantes de luz.
Estas ráfagas fueron el comienzo de la avalancha. Desencadenaron una reacción en cadena de eventos de reconexión cada vez más poderosos. En un momento dado, el filamento arqueado se separó de uno de sus puntos de anclaje en el sol y se lanzó al espacio, impulsado por la ferocidad del viento solar. La cascada de eventos de reconexión más pequeños rápidamente ganó impulso antes de culminar en una llamarada de clase media.
“Estos minutos antes de la llamarada son extremadamente importantes, y Solar Orbiter nos brindó una ventana directamente al pie de la llamarada donde comenzó este proceso de avalancha”, dijo Chitta. “Nos sorprendió cómo la gran llamarada es impulsada por una serie de eventos de reconexión más pequeños que se propagan rápidamente en el espacio y el tiempo.”
Tres instrumentos más a bordo de Solar Orbiter – SPICE (Spectral Imaging of the Coronal Environment), STIX (X-ray spectrometer/Telescope) y PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager) – también observaron la llamarada, midiendo eventos a diferentes profundidades en la atmósfera del sol, desde la capa más externa, la corona, hasta la superficie visible del sol, llamada fotosfera. Capturaron ondas de enormes masas de plasma, que obtuvieron su energía de los campos magnéticos, cayendo de la corona sobre la fotosfera.
“Vimos características en forma de cinta moviéndose extremadamente rápido a través de la atmósfera del sol, incluso antes del episodio principal de la llamarada”, dijo Chitta. “Estas corrientes de masas de plasma que caen son firmas de deposición de energía, que se fortalecen a medida que avanza la llamarada. Incluso después de que la llamarada disminuye, la lluvia continúa por algún tiempo.”
Después de que la llamarada alcanzó su energía máxima, durante la cual los niveles de rayos X aumentaron drásticamente y las partículas cargadas se aceleraron a entre el 40 y el 50 por ciento de la velocidad de la luz, la región magnética en forma de cruz comenzó a relajarse. El plasma se enfrió y la emisión de partículas disminuyó a niveles normales. Chitta describió lo completamente inesperado que fue que el proceso de avalancha pudiera impulsar partículas de tan alta energía.
El modelo de avalancha de perturbaciones más débiles que se convierten en algo más serio se había propuesto previamente para explicar el comportamiento colectivo de cientos de miles de llamaradas en todo el sol, pero hasta ahora, no se había considerado realmente que pudiera aplicarse a una sola llamarada.
Surgen dos preguntas importantes a partir de esto. Primero, ¿se producen todas las llamaradas en el sol como una avalancha? “Lo que observamos desafía las teorías existentes sobre la liberación de energía de las llamaradas”, dijo David Pontin de la Universidad de Newcastle, Australia, quien formó parte del equipo que analizó los datos de Solar Orbiter.
Se requerirán más observaciones de las llamaradas solares para arrojar luz sobre esto.
En segundo lugar, nuestro sol no es la única estrella que tiene llamaradas. Eruptan de todas las estrellas, y algunos cuerpos estelares, como las enanas rojas, tienen llamaradas mucho más poderosas y frecuentes que el sol.
“Una perspectiva interesante es si este mecanismo ocurre en todas las llamaradas y en otras estrellas que emiten llamaradas”, dijo Janvier.
Los resultados de las observaciones de Solar Orbiter de la llamarada del 30 de septiembre de 2024 se publicaron el 21 de enero en la revista Astronomy & Astrophysics.
