Sondeo de cohete encuentra estructuras de helio en la atmósfera del sol

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El helio es el segundo elemento más abundante del universo después del hidrógeno.

Pero los científicos no están seguros de cuánto hay realmente en la atmósfera del Sol, donde es difícil de medir. Conocer la cantidad de helio en la atmósfera solar es importante para comprender el origen y la aceleración del viento solar, el flujo constante de partículas cargadas del Sol.

En 2009, la NASA lanzó una investigación de cohetes sonoros para medir el helio en la atmósfera solar extendida, la primera vez que reunimos un mapa global completo. Los resultados, publicados recientemente en Nature Astronomy, nos están ayudando a comprender mejor nuestro entorno espacial.

Anteriormente, al medir las proporciones de helio a hidrógeno en el viento solar cuando llega a la Tierra, las observaciones han encontrado proporciones mucho más bajas de lo esperado. Los científicos sospecharon que el helio faltante podría haber quedado en la capa atmosférica más externa del Sol, la corona, o quizás en una capa más profunda. Descubrir cómo sucede esto es clave para comprender cómo se acelera el viento solar.

Para medir la cantidad de helio e hidrógeno atmosféricos, la dispersión de resonancia de helio de la NASA en la corona y la heliosfera, o HERSCHEL, el cohete de sondeo tomó imágenes de la corona solar. Dirigido por el Laboratorio de Investigación Naval en Washington, DC, HERSCHEL fue una colaboración internacional con el Osservatorio Astrofisico di Torino en Italia y el Institute d’Astrophysique Spatiale en Francia.

Las observaciones de HERSCHEL mostraron que el helio no se distribuyó uniformemente alrededor de la corona. La región ecuatorial casi no tenía helio, mientras que las áreas en latitudes medias tenían más. Comparando con imágenes del Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO) de la ESA / NASA, los científicos pudieron mostrar la abundancia en las latitudes medias que se superponen con donde las líneas del campo magnético del Sol se abren hacia el sistema solar.

Esto muestra que la proporción de helio a hidrógeno está fuertemente relacionada con el campo magnético y la velocidad del viento solar en la corona. Las regiones ecuatoriales, que tenían mediciones de abundancia de helio bajas, coincidieron con las mediciones del viento solar cerca de la Tierra. Esto apunta a que la atmósfera solar es más dinámica de lo que pensaban los científicos.

La investigación del cohete sondeo HERSCHEL se suma a un cuerpo de trabajo que busca comprender el origen del componente lento del viento solar. HERSCHEL investiga de forma remota la composición elemental de la región donde se acelera el viento solar, que puede analizarse en conjunto con mediciones in situ del sistema solar interior, como las de Parker Solar Probe. Si bien el calor del Sol es suficiente para impulsar el elemento más ligero, los protones de hidrógeno ionizados, para escapar del Sol como un viento supersónico, otras físicas deben ayudar a impulsar la aceleración de elementos más pesados ​​como el helio. Por lo tanto, comprender la abundancia elemental en la atmósfera del Sol proporciona información adicional a medida que intentamos conocer la historia completa de cómo se acelera el viento solar.

En el futuro, los científicos planean realizar más observaciones para explicar la diferencia en abundancias. Dos nuevos instrumentos, Metis y EUI a bordo del Solar Orbiter de la ESA / NASA, pueden realizar mediciones de abundancia global similares y ayudarán a proporcionar nueva información sobre la proporción de helio en la corona.

Referencia: “Mediciones globales de abundancia de helio en la corona solar”, John D. Moses et al. 27 de julio de 2020, Astronomía de la naturaleza [https://doi.org/10.1038/s41550-020-1156-6].

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