La corona del sol invisible para el ojo humano, excepto cuando aparece brevemente como un halo de plasma ardiente durante un eclipse solar, sigue siendo un enigma incluso para los científicos que lo estudian de cerca. Ubicado 1, 300 millas de la superficie de la estrella, es más de cien veces más caliente que las capas inferiores mucho más cercanas al reactor de fusión en el núcleo del Sol.

Un equipo de físicos dirigido por Gregory Fleishman de NJIT, ha descubierto recientemente un fenómeno que puede comenzar a desenredar lo que ellos llaman "uno de los mayores desafíos para el modelado solar":determinar los mecanismos físicos que calientan la atmósfera superior a 1 millón de grados Fahrenheit (500, 000 grados Celsius) y más. Sus hallazgos, que explican la energía térmica no detectada previamente en la corona, fueron publicados recientemente en el libro de 123 años Diario astrofísico , cuyos editores han incluido científicos espaciales fundamentales como Edwin Hubble.

"Sabíamos que algo realmente intrigante sucede en la interfaz entre la fotosfera, la superficie del Sol, y la corona, Dadas las notables disparidades en la composición química entre las dos capas y el fuerte aumento de la temperatura del plasma en esta unión, "señala Fleishman, un distinguido profesor de investigación de física.

Con una serie de observaciones del Observatorio de Dinámica Solar (SDO) de la NASA, el equipo ha revelado regiones en la corona con niveles elevados de iones de metales pesados ​​contenidos en tubos de flujo magnético, concentraciones de campos magnéticos, que transportan una corriente eléctrica. Sus vívidas imágenes, capturado en la banda ultravioleta extrema (onda corta) (EUV), revelan concentraciones desproporcionadamente grandes, en un factor de cinco o más, de metales con carga múltiple en comparación con los iones de hidrógeno de un solo electrón, que existen en la fotosfera.

Los iones de hierro residen en lo que el equipo llama "trampas de iones" ubicadas en la base de los bucles coronales. arcos de plasma electrificado dirigidos por líneas de campo magnético. La existencia de estas trampas, ellos dicen, implica que hay bucles coronales muy energéticos, empobrecido de iones de hierro, que hasta ahora han eludido la detección en el rango EUV. Solo iones metálicos, con sus electrones fluctuantes, producen emisiones que las hacen visibles.

"Estas observaciones sugieren que la corona puede contener incluso más energía térmica de la que se observa directamente en el rango EUV y que aún no hemos tenido en cuenta. ", dice." Esta energía es visible en otras longitudes de onda, sin embargo, y esperamos combinar nuestros datos con científicos que los ven a través de microondas y rayos X, como los científicos de la matriz solar ampliada de Owens Valley de NJIT, por ejemplo, para aclarar los desajustes en energía que hemos podido cuantificar hasta ahora ".

Hay varias teorías, ninguno aún concluyente, que explican el calor abrasador de la corona:líneas de energía magnética que se reconectan en la atmósfera superior y liberan energía explosiva y ondas de energía vertidas en la corona, donde se convierten en energía térmica, entre otros.

"Antes de que podamos abordar cómo se genera la energía en la corona, primero debemos mapear y cuantificar su estructura térmica, "Observa Fleishman.

"Lo que sabemos de la temperatura de la corona proviene de medir las emisiones de EUV producidas por iones pesados ​​en varios estados de ionización, que depende de sus concentraciones, así como la temperatura y la densidad del plasma, ", agrega." La distribución no uniforme de estos iones en el espacio y el tiempo parece afectar la temperatura de la corona ".

Los iones metálicos entran en la corona cuando las erupciones solares de varios tamaños destruyen las trampas, y se evaporan en bucles de flujo en la atmósfera superior.

Las liberaciones de energía en las erupciones solares y las formas asociadas de erupciones ocurren cuando las líneas del campo magnético, con sus poderosas corrientes eléctricas subyacentes, están torcidos más allá de un punto crítico que se puede medir por el número de vueltas en el giro. La mayor de estas erupciones causa lo que se conoce como clima espacial:la radiación, partículas energéticas y liberaciones de campos magnéticos del Sol lo suficientemente potentes como para causar efectos severos en el entorno cercano a la Tierra, como la interrupción de las comunicaciones, líneas eléctricas y sistemas de navegación.

Es solo a través de los avances recientes en las capacidades de imágenes que los científicos solares ahora pueden tomar medidas de rutina de los vectores del campo magnético fotosférico a partir de las cuales calcular la componente vertical de las corrientes eléctricas. y, simultaneamente, cuantificar las emisiones de EUV producidas por iones pesados.

"Antes de estas observaciones, solo hemos tenido en cuenta los bucles coronales llenos de iones pesados, pero no pudimos dar cuenta de los tubos de flujo agotados, ", Dice Fleishman." Ahora todos estos fenómenos mal entendidos tienen una base física sólida que podemos observar. Podemos cuantificar mejor la estructura térmica de la corona y obtener una comprensión más clara de por qué la distribución de iones en la atmósfera solar no es uniforme en el espacio y variable en el tiempo ".

Los científicos del Observatorio Solar Big Bear (BBSO) de NJIT han capturado las primeras imágenes de alta resolución de campos magnéticos y flujos de plasma que se originan en las profundidades de la superficie del Sol. rastreando la evolución de las manchas solares y las cuerdas de flujo magnético a través de la cromosfera antes de su dramática aparición en la corona como bucles destellantes.

Emisiones EUV, sin embargo, solo se puede observar desde el espacio. El SDO, aboard a spacecraft launched in 2010, measures both magnetic field and EUV emissions from the whole Sun. The implications of the corona's temperature structure, and whether it allows the Sun to transfer more heat into the solar system, "is the subject of future study, " Fleishman says.