Los investigadores han confirmado la existencia de ondas de plasma magnéticas, conocidas como olas de Alfvén, en la fotosfera del Sol. El estudio, publicado en Astronomía de la naturaleza , proporciona nuevos conocimientos sobre estas fascinantes olas que fueron descubiertas por primera vez por el científico ganador del Premio Nobel Hannes Alfvén en 1947.

El gran potencial de estas ondas reside en su capacidad para transportar energía e información a distancias muy grandes debido a su naturaleza puramente magnética. El descubrimiento directo de estas ondas en la fotosfera solar, la capa más baja de la atmósfera solar, es el primer paso para aprovechar las propiedades de estas ondas magnéticas.

La capacidad de las ondas de Alfvén para transportar energía también es de interés para la astrofísica solar y de plasma, ya que podría ayudar a explicar el calentamiento extremo de la atmósfera solar, un misterio que no ha sido resuelto durante más de un siglo.

Olas esquivas

Las ondas de Alfvén se forman cuando las partículas cargadas (iones) oscilan en respuesta a interacciones entre campos magnéticos y corrientes eléctricas.

Dentro de la atmósfera solar, haces de campos magnéticos, conocidos como tubos de flujo magnético solar, puede formar. Se cree que las ondas de Alfvén se manifiestan en una de dos formas en los tubos de flujo magnético solar; ya sea perturbaciones torsionales simétricas (donde ocurren oscilaciones simétricas alrededor del eje del tubo de flujo) o perturbaciones torsionales antisimétricas (donde las oscilaciones ocurren como dos remolinos que giran en direcciones opuestas en el tubo de flujo).

A pesar de afirmaciones anteriores, Las ondas torsionales de Alfvén nunca se han identificado directamente en la fotosfera solar, incluso en su forma más simple de oscilaciones axisimétricas de tubos de flujo magnético.

En este estudio, los investigadores utilizaron observaciones de alta resolución de la atmósfera solar, realizado por el generador de imágenes IBIS de la Agencia Espacial Europea, para demostrar la existencia de ondas torsionales antisimétricas predichas por primera vez hace casi 50 años.

También encontraron que estas ondas podrían usarse para extraer grandes cantidades de energía de la fotosfera solar. confirmando el potencial de estas ondas para una amplia gama de áreas de investigación y aplicaciones industriales.

La investigación fue dirigida por el Dr. Marco Stangalini, Agencia Espacial Italiana (ASI, Italia) y científicos de otros siete institutos de investigación y universidades, incluyendo al Dr. David Tsiklauri y Ph.D. de Queen Mary. estudiante callum boocock participaron en este descubrimiento revolucionario.

Simulaciones de vanguardia

Además de estas observaciones, Los investigadores de Queen Mary realizaron simulaciones numéricas para explorar los mecanismos de excitación de estas elusivas ondas.

Los investigadores de Queen Mary diseñaron y establecieron una simulación magnetohidrodinámica (MHD), que se utilizan para modelar la dinámica de fluidos magnetizados como los que se encuentran en la atmósfera solar, para reproducir las observaciones del equipo.

Dr. David Tsiklauri, Profesor invitado en la Escuela de Física y Astronomía Queen Mary, dijo:"Lo que fue sorprendente es que nuestra idea de que la onda Alfvén polarizada linealmente en la parte inferior de un tubo de flujo magnético dará como resultado la generación de oscilaciones de torsión en todo el tubo de flujo, se mantuvo cierta para una amplia gama de parámetros físicos. Tanto las observaciones como las simulaciones indicaban el descubrimiento de las ondas de Alfvén ".

Callum Boocock, un doctorado estudiante de la Escuela de Física y Astronomía Queen Mary, dijo:"Las observaciones de las ondas torsionales de Alfven realizadas por Marco y su equipo fueron notablemente similares al comportamiento observado en nuestras simulaciones MHD, demostrando la importancia de estas simulaciones para descubrir y explicar los mecanismos de generación de ondas ".

Los investigadores esperan poder aprovechar las nuevas oportunidades que ofrecen las instalaciones recientemente encargadas, como el satélite Solar Orbiter y el Telescopio Solar Daniel K. Inouye (DKIST) con base en tierra, para continuar investigando la relevancia de las olas de Alfvén y potencialmente develar más los secretos fundamentales del sol.