Cuando las partículas que se mueven rápidamente del sol golpean el campo magnético de la Tierra, desencadenaron reacciones que podrían interrumpir los satélites de comunicaciones y las redes eléctricas. Ahora, Los científicos del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han aprendido nuevos detalles de este proceso que podrían conducir a un mejor pronóstico de este llamado clima espacial.

Los hallazgos indican cómo estas explosiones regulares de partículas en movimiento rápido del sol interactúan con los campos magnéticos que rodean la Tierra en una región conocida como magnetosfera. Durante estas efusiones solares, las líneas del campo magnético del sol y de la Tierra chocan. Las líneas de campo se rompen y luego se vuelven a unir, liberando enormes cantidades de energía en un proceso conocido como reconexión magnética. Esa energía se dispersa a través de la magnetosfera y hacia la atmósfera superior de la Tierra.

Las naves espaciales y la informática proporcionan información

Los científicos desarrollaron un programa de computadora, o algoritmo, para detectar automáticamente estructuras similares a burbujas llamadas "plasmoides" en los datos recopilados de la magnetosfera. El programa analizó la información recopilada por la misión Magnetospheric Multiscale (MMS) de la NASA, un grupo de cuatro naves espaciales lanzadas en 2015 para estudiar la reconexión en la magnetosfera.

"Exactamente cómo comienza la reconexión y libera energía sigue siendo una pregunta abierta, "dijo Kendra Bergstedt, estudiante de posgrado en el Programa de Princeton en Física del Plasma en PPPL y autor principal del artículo que informa los resultados en Cartas de investigación geofísica . "Obtener una mejor comprensión de este proceso podría ayudarnos a pronosticar cómo las tormentas solares nos afectarán aquí en la Tierra. También podríamos obtener una mejor comprensión de cómo la reconexión afecta las reacciones de fusión". Además, la reconexión magnética es relevante para la energía de fusión, el poder que impulsa el sol y las estrellas, que PPPL está estudiando en un esfuerzo por duplicar.

El programa de computadora busca patrones en los datos y evita inconsistencias que podrían ocurrir si la búsqueda de patrones hubiera sido realizada por individuos. "Una persona puede mirar los datos y pensar que se trata de una estructura plasmoide particular, mientras que otra persona puede mirarla y no estar de acuerdo". ", Dijo Bergstedt.

"Al utilizar un algoritmo con criterios estrictos, podemos decir con precisión cómo categorizamos cada estructura y por qué. Todavía hay cierto sesgo, ya que el algoritmo fue escrito por un humano con una idea subjetiva de lo que constituía una estructura, pero al usar un algoritmo, ese sesgo podría ser más fácil de señalar y criticar ".

Los hallazgos arrojan nueva luz sobre el surgimiento de la energía de las partículas. "Existe un debate en curso sobre qué partes de la región de reconexión contribuyen más a la energización de partículas y cómo, ", Dijo Bergstedt." Descubrimos que los plásmoides de menor escala que estudiamos en la región de reconexión no hicieron una gran contribución a la energía total impartida por los campos magnéticos a las partículas ".

Este hallazgo fue una sorpresa. "Todos esperábamos que la mayor parte de la energización ocurriera en estos plasmoides, que son el foco tanto de la misión MMS como del Experimento de Reconexión Magnética (MRX) de PPPL, "dijo Hantao Ji, físico en PPPL y asesor del proyecto de investigación de primer año de Bergstedt, que generó este artículo. "Estos resultados motivaron fuertemente a la Instalación para el Experimento de Reconexión de Laboratorios (FLARE), nuestro experimento del siguiente paso que tiene la intención de generar reconexión magnética en estos nuevos regímenes con muchas más estructuras y todas las turbulencias en el medio ".

Los hallazgos fueron notables porque la física es muy compleja. Si bien los científicos han logrado un progreso significativo en la comprensión de la reconexión, todavía queda mucho por aprender. "Y comprender la conexión entre la turbulencia y la reconexión es aún más difícil, "dijo Jongsoo Yoo, un físico de PPPL y coautor del artículo. "Kendra hizo un buen trabajo obteniendo nuevos conocimientos sobre el proceso".

Dado que su análisis se aplicó solo a una región limitada de la magnetosfera, Bergstedt espera que el algoritmo se utilice para estudiar otras regiones. "Fue tanto una bendición como una maldición que miré una región tan pequeña, ", dijo." Es una bendición porque puedo ver este sistema como un todo y no comparar los fenómenos en esta región con los fenómenos en otra región ".