Es uno de los misterios más grandes y de mayor duración que rodean, bastante literal, nuestro sol, ¿por qué su atmósfera exterior es más caliente que su superficie ardiente?

Los investigadores de la Universidad de Michigan creen que tienen la respuesta, y espero probarlo con la ayuda de la sonda solar Parker de la NASA. En aproximadamente dos años, la sonda será la primera nave artificial en entrar en la zona que rodea al sol, donde el calentamiento se ve fundamentalmente diferente de lo que se ha visto anteriormente en el espacio. Esto les permitirá probar su teoría de que el calentamiento se debe a pequeñas ondas magnéticas que viajan de un lado a otro dentro de la zona.

Resolver el acertijo permitiría a los científicos comprender y predecir mejor el clima solar, lo que puede representar una seria amenaza para la red eléctrica de la Tierra. Y el primer paso es determinar dónde comienza y termina el calentamiento de la atmósfera exterior del sol, un rompecabezas en el que no faltan las teorías.

Una vez dentro de esta zona, Parker Solar Probe ayudará a determinar qué está causando el calentamiento midiendo directamente los campos magnéticos y las partículas allí.

"Cualquiera que sea la física detrás de este sobrecalentamiento, es un rompecabezas que nos ha estado mirando a los ojos durante 500 años, "dijo Justin Kasper, profesor de ciencias espaciales y climáticas de la UM e investigador principal de la misión Parker. "En sólo dos años más, Parker Solar Probe finalmente revelará la respuesta".

La teoría U-M se presenta en un documento, El calentamiento de iones preferencial fuerte se limita a dentro de la superficie solar Alfven, publicado el 4 de junio en The Cartas de revistas astrofísicas .

En esta "zona de calentamiento preferencial" sobre la superficie del sol, las temperaturas aumentan en general. Más extraño aún los elementos individuales se calientan a diferentes temperaturas, o preferentemente. Algunos iones más pesados ​​se sobrecalientan hasta que están diez veces más calientes que el hidrógeno que se encuentra en todas partes en esta área, más calientes que el núcleo del sol.

Temperaturas tan altas hacen que la atmósfera solar se hinche a muchas veces el diámetro del sol y son la razón por la que vemos la corona extendida durante los eclipses solares. En ese sentido, Kasper dice:el misterio del calentamiento coronal ha sido visible para los astrónomos durante más de medio milenio, incluso si las altas temperaturas solo se apreciaron en el último siglo.

Esta misma zona presenta "ondas Alfvén" hidromagnéticas que se mueven hacia adelante y hacia atrás entre su borde más externo y la superficie del sol. En el borde más externo, llamado el punto Alfvén, el viento solar se mueve más rápido que la velocidad de Alfvén, y las olas ya no pueden viajar de regreso al sol.

"Cuando estás por debajo del punto Alfvén, estás en esta sopa de olas, ", dijo Kasper." Las partículas cargadas son desviadas y aceleradas por ondas que vienen de todas direcciones ".

Al tratar de estimar qué tan lejos de la superficie del sol se detiene este calentamiento preferencial, El equipo de U-M examinó décadas de observaciones del viento solar realizadas por la nave espacial Wind de la NASA. Observaron cuánto del aumento de temperatura del helio cerca del sol se eliminó por las colisiones entre iones en el viento solar mientras viajaban hacia la Tierra. Observar la caída de la temperatura del helio les permitió medir la distancia al borde exterior de la zona.

"Tomamos todos los datos y los tratamos como un cronómetro para calcular cuánto tiempo ha pasado desde que el viento se sobrecalentó, ", Dijo Kasper." Ya que sé qué tan rápido se mueve ese viento, Puedo convertir la información a distancia ".

Esos cálculos sitúan el borde exterior de la zona de sobrecalentamiento a aproximadamente 10 a 50 radios solares de la superficie. Era imposible ser más definitivo, ya que algunos valores solo podían adivinarse.

Inicialmente, Kasper no pensó en comparar su estimación de la ubicación de la zona con el punto Alfvén, pero quería saber si había una ubicación físicamente significativa en el espacio que produjera el límite exterior. Después de leer que se ha observado que el punto Alfvén y otras superficies se expanden y contraen con la actividad solar, él y el coautor Kristopher Klein, un ex postdoctorado de la U-M y un nuevo cuerpo docente en la Universidad de Arizona, reelaboró ​​su análisis mirando los cambios de un año a otro en lugar de considerar toda la misión Wind.

"Para mi sorpresa, el límite exterior de la zona de calentamiento preferencial y el punto Alfvén se movieron al unísono de una manera totalmente predecible a pesar de ser cálculos completamente independientes, "Dijo Kasper." Los exageras, y están haciendo exactamente lo mismo con el tiempo ".

Entonces, ¿el punto Alfvén marca el borde exterior de la zona de calentamiento? ¿Y qué está cambiando exactamente bajo el punto Alfvén que sobrecalienta los iones pesados? Deberíamos saberlo en los próximos años. La sonda solar Parker despegó en agosto de 2018 y tuvo su primer encuentro con el sol en noviembre de 2018, acercándose ya al sol más que cualquier otro objeto creado por humanos.

En los próximos años, Parker se acercará aún más con cada pasada hasta que la sonda caiga por debajo del punto Alfvén. En su artículo, Kasper y Klein predicen que debería ingresar a la zona de calentamiento preferencial en 2021 a medida que el límite se expande con el aumento de la actividad solar. . Entonces, la NASA tendrá información directamente de la fuente para responder a todo tipo de preguntas de larga data.

“Con Parker Solar Probe podremos determinar de forma definitiva a través de medidas locales qué procesos conducen a la aceleración del viento solar y al calentamiento preferencial de determinados elementos, ", dijo Klein." Las predicciones en este documento sugieren que estos procesos están operando debajo de la superficie de Alfvén, una región cercana al Sol que ninguna nave espacial ha visitado, lo que significa que estos procesos de calentamiento preferencial nunca antes se han medido directamente ".

Kasper es el investigador principal de la Investigación Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP) en la sonda solar Parker. Los sensores de SWEAP recogen el viento solar y las partículas coronales durante cada encuentro para medir la velocidad, temperatura, y densidad y arrojar luz sobre el misterio del calentamiento.

El papel se titula, "El calentamiento de iones preferencial fuerte se limita al interior de la superficie solar Alfven".