Los físicos aplicados de Caltech han simulado experimentalmente los campos magnéticos del sol para crear un lazo coronal realista en un laboratorio.

Los bucles coronales son arcos de plasma que surgen de la superficie del sol siguiendo las líneas del campo magnético. Debido a que el plasma es un gas ionizado, es decir, un gas de electrones e iones que fluyen libremente; es un excelente conductor de electricidad. Como tal, Los bucles de corona solar son guiados y moldeados por el campo magnético del sol.

El campo magnético de la tierra actúa como un escudo que protege a los humanos de los fuertes rayos X y las partículas energizadas emitidas por las erupciones. pero los satélites de comunicaciones orbitan fuera de este campo de protección y, por lo tanto, siguen siendo vulnerables. En marzo de 1989, una llamarada particularmente grande desató una ráfaga de partículas cargadas que derribó temporalmente uno de los satélites ambientales operativos geoestacionarios de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica que monitorean el clima de la Tierra; provocó un problema de sensor en el transbordador espacial Discovery; y disyuntores disparados en la red eléctrica de Hydro-Québec, que provocó un gran apagón en la provincia de Quebec, Canadá, durante nueve horas.

"Este potencial de causar estragos, que solo aumenta cuanto más la humanidad depende de los satélites para las comunicaciones, predicción del tiempo, y realizar un seguimiento de los recursos:hace que la comprensión de cómo funcionan estos eventos solares sea de vital importancia, "dice Paul Bellan, profesor de física aplicada en la División de Ingeniería y Ciencias Aplicadas.

Aunque antes se han creado bucles coronales simulados en laboratorios, este último intento incorporó un campo magnético que une el lazo a la superficie del sol. Piense en un campo de flejado como los aros de metal en el exterior de un barril de madera. Mientras que las tablillas del barril están continuamente bajo presión empujando hacia afuera, los aros de metal se asientan perpendicularmente a los listones y mantienen unido el cañón.

La fuerza de este campo de fuerza disminuye con la distancia al sol. Esto significa que cuando está cerca de la superficie solar, los bucles se sujetan con fuerza por el campo de flejado, pero luego pueden soltarse y explotar si se elevan a una cierta altitud donde el campo de flejado es más débil. Estas erupciones se conocen como erupciones solares y eyecciones de masa coronal (CME).

Las CME son descargas de plasma caliente en forma de cuerdas que se alejan de la superficie del sol a velocidades de más de un millón de millas por hora. Estas erupciones son capaces de liberar energía equivalente a mil millones de megatones de TNT, haciéndolas potencialmente las explosiones más poderosas del sistema solar. (Las CME no deben confundirse con las erupciones solares, que a menudo ocurren como parte del mismo evento. Las llamaradas solares son ráfagas de luz y energía, mientras que las CME son explosiones de partículas incrustadas en un campo magnético).

Los bucles simulados y los campos de flejado brindan una nueva perspectiva sobre cómo se almacena la energía en la corona solar y luego se libera repentinamente. Bellan trabajó con el estudiante graduado de Caltech Bao Ha (MS '10, PhD '16) para crear el campo de flejado y el lazo coronal. Los resultados de sus experimentos fueron publicados en la revista Cartas de investigación geofísica el 17 de septiembre 2016.

Bellan y sus colegas han estado trabajando en simulaciones a escala de laboratorio de los fenómenos de la corona solar durante dos décadas. En el laboratorio, el equipo genera cuerdas de plasma en una cámara de vacío de 1,5 metros de largo.

"Estudiar las eyecciones de masa coronal es un desafío, ya que los humanos no sabemos cómo y cuándo saldrá el sol. Pero los experimentos de laboratorio permiten el control de los parámetros de la erupción y permiten las exploraciones sistemáticas de la dinámica de las erupciones. "dice Ha, autor principal del artículo de GRL. "Si bien los experimentos con los mismos parámetros de erupción son fácilmente reproducibles, la dinámica del lazo varía dependiendo de la configuración del campo magnético del flejado ".

Simular un campo de flejado con una fuerza que se desvanece sobre la longitud relativamente corta de la cámara de vacío resultó difícil, Dice Bellan. Para que funcione, Ha y Bellan tuvieron que diseñar bobinas electromagnéticas que producen el campo de flejado dentro de la propia cámara.

Después de más de tres años de diseño, fabricación, y probando, Bellan y Ha pudieron crear un campo de fleje que alcanza su punto máximo a unos 10 centímetros de donde se forma el bucle de plasma. luego muere una corta distancia más abajo de la cámara de vacío.

El arreglo permite a Bellan y Ha ver cómo el bucle de plasma aumenta lentamente de tamaño, luego alcanza un punto crítico y dispara hacia el otro extremo de la cámara.

Próximo, Bellan planea medir el campo magnético dentro del bucle en erupción y también estudiar las ondas que se emiten cuando los plasmas se rompen.