A medida que Parker Solar Probe se acerca al sol, aprendemos cosas nuevas sobre nuestra estrella doméstica.
En un nuevo estudio, físicos liderados por la Universidad de Iowa informan de las primeras mediciones definitivas del campo eléctrico del sol y cómo el campo eléctrico interactúa con el viento solar, la corriente de flujo rápido de partículas cargadas que pueden afectar las actividades en la Tierra, desde satélites a telecomunicaciones.
Los físicos calcularon la distribución de electrones dentro del campo eléctrico del sol, una hazaña posible gracias al hecho de que la sonda solar Parker se lanzó a 0,1 unidades astronómicas (UA), o apenas a 9 millones de millas (14,5 millones de km) del sol, más cerca que cualquier otra nave espacial. A partir de la distribución de los electrones, los físicos pudieron discernir el tamaño, la amplitud y el alcance del campo eléctrico del sol con mayor claridad que antes.
“El punto clave que quisiera señalar es que no se pueden hacer estas medidas lejos del sol. Solo puedes hacerlas cuando te acercas “, dice Jasper Halekas, profesor asociado en el Departamento de Física y Astronomía de Iowa y autor del estudio. “Es como tratar de entender una cascada mirando el río un kilómetro río abajo. Las distancia de 0,1 UA, si nos sitúa cerca de las cascada para poder realizar mediciones ya que el viento solar todavía se acelera en ese punto. Es realmente un entorno increíble en el que estar “.
El campo eléctrico del sol surge de la interacción de protones y electrones generados cuando los átomos de hidrógeno se separan en el intenso calor generado por la fusión en las profundidades del sol. En este entorno, los electrones, con masas 1.800 veces menores que la de los protones, son expulsados hacia afuera, menos constreñidos por la gravedad que sus hermanos protones de mayor peso. Pero los protones, con su carga positiva, ejercen cierto control, controlando algunos electrones debido a las conocidas fuerzas de atracción de las partículas con carga opuesta.
“Los electrones están tratando de escapar, pero los protones están tratando de hacerlos retroceder. Y ese es el campo eléctrico ”, dice Halekas, coinvestigador del instrumento Solar Wind Electrons, Alphas y Protons a bordo de Parker Solar Probe, la misión liderada por la NASA que se lanzó en agosto de 2018. “Si no hubiera campo eléctrico , todos los electrones se precipitarían y desaparecerían. Pero el campo eléctrico lo mantiene todo junto como un flujo homogéneo”.
Ahora, imagine el campo eléctrico del sol como un cuenco inmenso y los electrones como canicas rodando por los lados a diferentes velocidades. Algunos de los electrones, o canicas en esta metáfora, son lo suficientemente rápidos como para cruzar el borde del cuenco, mientras que otros no aceleran lo suficiente y eventualmente ruedan hacia el centro del cuenco.
“Estamos midiendo los que regresan y no los que no regresan”, dice Halekas. “Básicamente, existe un límite de energía entre los que escapan del cuenco y los que no, que se puede medir. Dado que estamos lo suficientemente cerca del sol, podemos hacer mediciones precisas de la distribución de electrones antes de que ocurran colisiones más alejadas que distorsionen el límite y oscurezcan la huella del campo eléctrico “.
A partir de esas mediciones, los físicos pueden aprender más sobre el viento solar, el chorro de plasma de un millón de millas por hora del sol que baña la Tierra y otros planetas del sistema solar. Lo que encontraron es que el campo eléctrico del sol ejerce cierta influencia sobre el viento solar, pero menos de lo que se pensaba.
“Ahora podemos poner un número sobre la cantidad de aceleración proporcionada por el campo eléctrico del sol”, dice Halekas. “Parece que es una pequeña parte del total. No es lo principal lo que le da su impulso al viento solar. Esto por lo tanto apunta a otros mecanismos que podrían estar dando al viento solar la mayor parte de su impulso “.
El artículo “The sunward electron deficit: A telltale sign of the sun’s electric potential” se publicó on-line el 14 de julio en The Astrophysical Journal.
Los autores contribuyentes incluyen a Laura Bercic, de University College London; Phyllis Whittlesey, Davin Larson, Marc Pulupa y Stuart Bale, de la Universidad de California, Berkeley; Matthieu Berthomier, de la Universidad de Paris-Saclay; Justin Kasper, de la Universidad de Michigan y el Observatorio Astrofísico Smithsoniano; Anthony Case y Michael Stevens, del Observatorio Astrofísico Smithsoniano; y Robert MacDowall, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.
La investigación fue financiada por la NASA.
Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Créditos: Richard C. Lewis, Universidad de Iowa