Los heliofísicos de Goddard, Jeff Newmark (izquierda) y Nat Gopalswamy (derecha), quien sostiene la cámara de polarización que usó para recolectar 50 imágenes durante el eclipse solar total en agosto de 2017, planea volar un nuevo coronógrafo en una misión en globo el próximo año. Crédito:NASA / W. Hrybyk
Una técnica de observación propuesta por primera vez hace más de cuatro décadas para medir los parámetros físicos de la corona que determinan la formación del viento solar, la fuente de perturbaciones en la atmósfera superior de la Tierra, se demostrará por primera vez el próximo año. Estos parámetros son la densidad, temperatura, y velocidad de los electrones en la corona.
Nat Gopalswamy y Jeff Newmark, heliofísicos en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, planean demostrar BITSE, abreviatura de Investigación de la temperatura y la velocidad de los electrones en la corona a través de globos, a bordo de un globo científico a gran altitud de Ft. Sumner, Nuevo Mexico, el próximo otoño.
Un nuevo tipo de coronógrafo
El instrumento científico de la misión BITSE, que también involucra al Instituto Coreano de Astronomía y Ciencias Espaciales, es un coronógrafo. Estos dispositivos bloquean la superficie brillante del Sol para revelar su tenue, pero la atmósfera superior muy caliente se llama corona.
Sin embargo, el coronógrafo BITSE ha agregado características que pueden medir algunas propiedades muy importantes del viento solar, que puede viajar tan rápido como un millón de millas por hora a medida que fluye desde el Sol transportando partículas cargadas o plasma y campos magnéticos incrustados hacia afuera a través del sistema solar. Aunque los científicos saben que el viento solar se origina en la corona, no saben con precisión cómo se forma o se acelera.
"Este vuelo marcará la primera vez que volamos un coronógrafo para detectar la densidad, temperatura y velocidad de los electrones en la corona. Ningún coronógrafo ha hecho esto antes, "dijo Gopalswamy, que utilizó los fondos del programa de Investigación y Desarrollo Internos de Goddard para promover BITSE. De acuerdo con él, Los coronógrafos volados anteriormente medían solo la densidad de electrones en la corona solar. "Necesitamos las tres propiedades físicas para comprender cómo se forma el viento solar, " él dijo.
Esta pregunta es de particular importancia para los científicos. Entendiendo la fuente del viento solar, que determina cómo las eyecciones de masa coronal que causan el clima espacial, o CME, propagarse entre el Sol y la Tierra, puede ayudar a mejorar los pronósticos del clima espacial, particularmente en el entorno cercano a la Tierra, donde los cambios a veces pueden interferir con las comunicaciones por radio o el GPS. Durante tormentas geomagnéticas particularmente fuertes, provocado por la liberación de toneladas de partículas cargadas durante una CME, las partículas que forman el viento solar pueden fluir a lo largo de campos magnéticos a través de la magnetosfera protectora de la Tierra hacia la superficie, donde pueden interrumpir las redes eléctricas y la electrónica.
Durante su estadía a 25 millas sobre la superficie de la Tierra, BITSE dedicará hasta 10 horas a obtener imágenes de la corona solar. Además de un ocultador que bloquea la luz de la superficie del Sol, al igual que la Luna bloquea la luz brillante durante un eclipse solar, BITSE incluye otras dos tecnologías importantes.
Esta imagen del Observatorio Solar y Heliosférico muestra rayas de luz brillante. Esto representa material que fluye desde el Sol, que está oscurecido en esta imagen por el disco rojo central para que su luz no abrume el material más débil a su alrededor. Los científicos quieren comprender mejor las causas de este flujo regular, conocido como el viento solar. Crédito:NASA / SOHO
La rueda de filtros bloquea todas las longitudes de onda de la luz visible, excepto las de cuatro bandas específicas en el rango violeta:3850, 3987, 4100, y 4233 Angstroms. Y la camara que sirve como detector de BITSE, es capaz de recolectar luz polarizada directamente, es decir, luz donde los campos eléctricos y magnéticos oscilan en direcciones específicas. Los científicos necesitan la luz polarizada para obtener las propiedades de los electrones. Debido a que la cámara puede captar luz polarizada, BITSE no requiere un mecanismo adicional para realizar la misma tarea que los detectores más tradicionales.
Juntos, Estos componentes de carga útil permitirán al equipo ejecutar una técnica de observación llamada imágenes de relación de banda de paso, un enfoque propuesto originalmente en 1976. Esta técnica determina la temperatura y la velocidad de los electrones. junto con la información de densidad que tradicionalmente recopilan los coronógrafos.
Funciona así:"La luz visible que estamos viendo es en realidad la luz del disco del Sol que se dispersa por los electrones en el viento solar, "Explicó Newmark." Esta dispersión difumina la luz del disco, que en realidad son muchas líneas espectrales individuales o longitudes de onda. Si elegimos las longitudes de onda adecuadas para mirar, luego, la cantidad de manchas nos indica la temperatura y la velocidad que deben exhibir los electrones para difuminar la luz de esa manera ".
"Cualquiera puede hacer una rueda de filtros ajustada a cuatro longitudes de onda visibles individuales, pero juntamos esta tecnología para que nuestro instrumento haga lo que queremos que haga. Es genial. Es la primera vez que hacemos esto "Agregó Newmark.
El equipo planea probar el sistema BITSE completo en la instalación del tanque de vacío en el Centro Nacional de Investigación Atmosférica en Boulder. Colorado, en la primavera de 2019. Sin embargo, Gopalswamy montó la cámara de polarización en un telescopio y obtuvo 50 imágenes en los cuatro filtros durante el eclipse solar total que ocurrió en agosto de 2017.
Instrumento ISS buscado
La campaña de campo de imágenes del eclipse solar demostró que la cámara BITSE y la técnica del filtro funcionan, pero el vuelo en globo es fundamental para validar el sistema en un entorno espacial cercano donde Gopalswamy y Newmark esperan recopilar al menos ocho horas de datos, que Gopalswamy compara con la observación de 150 eclipses solares.
Sin embargo, el equipo espera que la misión del globo no sea el último hurra para el coronógrafo. "Realmente queremos poner una versión de este instrumento en la Estación Espacial Internacional, ", Dijo Newmark. El enfoque metódico del equipo, desde la primera campaña de campo observando el eclipse solar en 2017 hasta la pelea de globos en 2019, allana el camino para una misión a más largo plazo en órbita terrestre baja, Dijo Newmark.
"Podemos volar el instrumento durante seis meses en la estación, ", Agregó Gopalswamy." Literalmente, vamos de minutos, a horas, a meses recopilando estos parámetros de viento solar tan necesarios que se incorporarán a nuestros modelos de clima espacial ".
