Las poderosas llamaradas, las impresionantes vistas de los polos solares y un curioso "erizo" solar se encuentran entre las espectaculares imágenes, películas y datos devueltos por Solar Orbiter desde su primer acercamiento al sol. Aunque el análisis del nuevo conjunto de datos acaba de comenzar, ya está claro que la misión dirigida por la ESA está proporcionando los conocimientos más extraordinarios sobre el comportamiento magnético del sol y la forma en que este da forma al clima espacial.

El acercamiento más cercano del Solar Orbiter al sol, conocido como perihelio, tuvo lugar el 26 de marzo. La nave espacial estaba dentro de la órbita de Mercurio, aproximadamente a un tercio de la distancia entre el Sol y la Tierra, y su escudo térmico alcanzaba los 500 °C. Pero disipó ese calor con su tecnología innovadora para mantener la nave espacial segura y en funcionamiento.

Solar Orbiter lleva diez instrumentos científicos, nueve están dirigidos por los Estados miembros de la ESA y uno por la NASA, todos trabajando juntos en estrecha colaboración para proporcionar una visión sin precedentes de cómo "funciona" nuestra estrella local. Algunos son instrumentos de teledetección que miran al sol, mientras que otros son instrumentos in situ que monitorean las condiciones alrededor de la nave espacial, lo que permite a los científicos "unir los puntos" desde lo que ven que sucede en el sol hasta lo que Solar Orbiter "siente". " en su ubicación en el viento solar a millones de kilómetros de distancia.

Cuando se trata del perihelio, claramente cuanto más se acerca la nave espacial al sol, más finos son los detalles que puede ver el instrumento de detección remota. Y, por suerte, la nave espacial también absorbió varias erupciones solares e incluso una eyección de masa coronal dirigida a la Tierra, lo que proporcionó una muestra del pronóstico del clima espacial en tiempo real, un esfuerzo que se está volviendo cada vez más importante debido a la amenaza que representa el clima espacial. a la tecnología y los astronautas.

Presentamos el erizo solar

"Las imágenes son realmente impresionantes", dice David Berghmans, del Observatorio Real de Bélgica y el Investigador Principal (PI) del instrumento Extreme Ultraviolet Imager (EUI), que toma imágenes de alta resolución de las capas inferiores de la atmósfera solar, conocidas como la corona solar. Esta región es donde tiene lugar la mayor parte de la actividad solar que impulsa el clima espacial.

La tarea ahora para el equipo de EUI es entender lo que están viendo. Esta no es una tarea fácil porque Solar Orbiter está revelando mucha actividad en el sol a pequeña escala. Habiendo detectado una característica o un evento que no pueden reconocer de inmediato, deben buscar en las observaciones solares anteriores de otras misiones espaciales para ver si se ha visto algo similar antes.

"Incluso si Solar Obiter dejara de tomar datos mañana, estaría ocupado durante años tratando de resolver todo esto", dice David Berghmans.

Una característica particularmente llamativa se vio durante este perihelio. Por ahora, ha sido apodado "el erizo". Se extiende 25.000 kilómetros alrededor del sol y tiene una multitud de picos de gas frío y caliente que se extienden en todas direcciones.

Uniendo los puntos

El principal objetivo científico de Solar Orbiter es explorar la conexión entre el sol y la heliosfera. La heliosfera es la gran "burbuja" del espacio que se extiende más allá de los planetas de nuestro Sistema Solar. Está lleno de partículas cargadas eléctricamente, la mayoría de las cuales han sido expulsadas por el sol para formar el viento solar. Es el movimiento de estas partículas y los campos magnéticos solares asociados lo que crea el clima espacial.

Para trazar los efectos del sol en la heliosfera, los resultados de los instrumentos in situ, que registran las partículas y los campos magnéticos que barren la nave espacial, deben rastrearse hasta los eventos en o cerca de la superficie visible del sol, que se registran. por los instrumentos de teledetección.

Esta no es una tarea fácil ya que el entorno magnético alrededor del sol es muy complejo, pero cuanto más se acerque la nave espacial al sol, menos complicado será rastrear los eventos de partículas hasta el sol a lo largo de las "carreteras" de las líneas del campo magnético. . El primer perihelio fue una prueba clave de esto, y los resultados hasta ahora parecen muy prometedores.

El 21 de marzo, unos días antes del perihelio, una nube de partículas energéticas barrió la nave espacial. Fue detectado por el Detector de Partículas Energéticas (EPD). De manera reveladora, los más enérgicos llegaron primero, seguidos de los de energías cada vez más bajas.

“Esto sugiere que las partículas no se producen cerca de la nave espacial”, dice Javier Rodríguez-Pacheco, Universidad de Alcalá, España, e IP de EPD. En cambio, se produjeron en la atmósfera solar, más cerca de la superficie del sol. Mientras cruzaban el espacio, las partículas más rápidas se adelantaron a las más lentas, como corredores en una carrera de velocidad.

El mismo día, el experimento Radio and Plasma Waves (RPW) los vio venir, captando el fuerte barrido característico de las radiofrecuencias producidas cuando las partículas aceleradas, en su mayoría electrones, giran en espiral hacia afuera a lo largo de las líneas del campo magnético del sol. RPW luego detectó oscilaciones conocidas como ondas de Langmuir. "Estas son una señal de que los electrones energéticos han llegado a la nave espacial", dice Milan Maksimovic, LESIA, Observatoire de Paris, Francia, y RPW PI.

De los instrumentos de teledetección, tanto EUI como el espectrómetro/telescopio de rayos X (STIX) observaron eventos en el sol que podrían haber sido responsables de la liberación de las partículas. Si bien las partículas que fluyen hacia el espacio son las que detectaron EPD y RPW, es importante recordar que otras partículas pueden viajar hacia abajo desde el evento, alcanzando los niveles más bajos de la atmósfera solar. Aquí es donde entra STIX.

Mientras que EUI ve la luz ultravioleta liberada desde el sitio de la llamarada en la atmósfera del sol, STIX ve los rayos X que se producen cuando los electrones acelerados por la llamarada interactúan con los núcleos atómicos en los niveles más bajos de la atmósfera solar.

Exactamente cómo se vinculan todas estas observaciones ahora es un asunto que los equipos deben investigar. Hay alguna indicación de la composición de las partículas detectadas por EPD que probablemente fueron aceleradas por un choque coronal en un evento más gradual en lugar de impulsivamente por una llamarada.

"Podría ser que tenga múltiples sitios de aceleración", dice Samuel Krucker, FHNW, Suiza y PI para STIX.

Agregando otro giro a esta situación es que el instrumento Magnetómetro (MAG) no registró nada sustancial en ese momento. Sin embargo, esto no es inusual. La erupción inicial de partículas, conocida como eyección de masa coronal (CME), lleva un fuerte campo magnético que MAG puede registrar fácilmente, pero las partículas energéticas del evento viajan mucho más rápido que la CME y pueden llenar rápidamente grandes volúmenes de espacio y, por lo tanto, ser detectado por Solar Orbiter. "Pero si la CME no detecta la nave espacial, entonces MAG no verá una firma", dice Tim Horbury, Imperial College, Reino Unido, y MAG PI.

Cuando se trata del campo magnético, todo comienza en la superficie visible del sol, conocida como fotosfera. Aquí es donde el campo magnético generado internamente irrumpe en el espacio. Para saber cómo se ve esto, Solar Orbiter lleva el instrumento Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI). Esto puede ver la polaridad magnética norte y sur en la fotosfera, así como la ondulación de la superficie del sol debido a las ondas sísmicas que viajan a través de su interior.

"Proporcionamos las mediciones del campo magnético en la superficie del sol. Este campo luego se expande, entra en la corona y básicamente impulsa todo el brillo y la acción que ves allí", dice Sami Solanki, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Göttingen. , Alemania y el PI para PHI.

Otro instrumento, Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE), registra la composición de la corona. Estos "mapas de abundancia" se pueden comparar con el contenido del viento solar visto por el instrumento Solar Wind Analyzer (SWA).

"Esto rastreará la evolución de la composición del viento solar desde el sol hasta la nave espacial, y eso nos informa sobre los mecanismos responsables de la aceleración del viento solar", dice SPICE PI Frédéric Auchère, Institut d'Astrophysique Spatiale, Francia. .

Predicción del clima espacial

Al combinar los datos de todos los instrumentos, el equipo científico podrá contar la historia de la actividad solar desde la superficie del sol hasta Solar Orbiter y más allá. Y ese conocimiento es exactamente lo que allanará el camino para un futuro sistema diseñado para pronosticar las condiciones del clima espacial en la Tierra en tiempo real. En el período previo al perihelio, Solar Orbiter incluso probó cómo podría funcionar un sistema de este tipo.

La nave espacial volaba río arriba de la Tierra. Esta perspectiva única significaba que estaba monitoreando las condiciones del viento solar que golpearía la Tierra varias horas después. Dado que la nave espacial estaba en contacto directo con la Tierra, con sus señales viajando a la velocidad de la luz, los datos llegaron a tierra en pocos minutos, listos para su análisis. Quiso la suerte que se detectaran varias eyecciones de masa coronal (CME) en esta época, algunas de las cuales se dirigían directamente a la Tierra.

El 10 de marzo, una CME barrió la nave espacial. Usando datos de MAG, el equipo pudo predecir cuándo golpearía la Tierra posteriormente. Anunciar esta noticia en las redes sociales permitió a los observadores del cielo estar preparados para la aurora, que llegó unas 18 horas después de la hora prevista.

Esta experiencia le dio a Solar Orbiter una idea de lo que es pronosticar las condiciones del clima espacial en la Tierra en tiempo real. Tal esfuerzo se está volviendo cada vez más importante debido a la amenaza que el clima espacial representa para la tecnología y los astronautas.

La ESA actualmente está planeando una misión llamada ESA Vigil que estará estacionada a un lado del sol mirando hacia la región del espacio que conduce a la Tierra. Su trabajo será obtener imágenes de las CME que viajan a través de esta región, especialmente aquellas que se dirigen a nuestro planeta. Durante el propio perihelio, Solar Orbiter se colocó de manera que sus instrumentos Metis y SoloHI pudieran proporcionar exactamente este tipo de imágenes y datos.

Metis toma fotografías de la corona desde 1,7 a 3 radios solares. Al borrar el disco brillante del sol, ve la corona más débil. "Ofrece los mismos detalles que las observaciones de eclipses totales desde tierra, pero en lugar de unos pocos minutos, Metis puede observar continuamente", dice Marco Romoli, de la Universidad de Florencia, Italia, y PI de Metis.

SoloHI registra imágenes hechas de luz solar dispersada por los electrones en el viento solar. Una llamarada particular, el 31 de marzo, llegó a la clase X, las llamaradas solares más energéticas conocidas. Hasta el momento, los datos no han sido analizados porque gran parte de ellos permanecen en la nave espacial esperando ser descargados. Ahora que Solar Orbiter está más lejos de la Tierra, la tasa de transferencia de datos se ha reducido y los investigadores deben ser pacientes, pero están más que listos para comenzar su análisis cuando llegue.

"Siempre estamos interesados ​​en los grandes eventos porque producen las respuestas más grandes y la física más interesante porque estás mirando los extremos", dice Robin Colaninno, Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU., Washington DC, y SoloHI PI.

Próximamente

No hay duda de que los equipos de instrumentos ahora tienen mucho trabajo. El perihelio fue un gran éxito y ha generado una gran calidad de datos extraordinarios. Y es solo una muestra de lo que está por venir. La nave espacial ya está corriendo por el espacio para alinearse para su próximo perihelio, y un poco más cerca, el 13 de octubre a 0,29 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Antes de eso, el 4 de septiembre, realizará su tercer sobrevuelo de Venus.

Solar Orbiter ya ha tomado sus primeras fotografías de las regiones polares del sol, en gran parte inexploradas, pero aún queda mucho por hacer.

El 18 de febrero de 2025, Solar Orbiter se encontrará con Venus por cuarta vez. Esto es aumentar la inclinación de la órbita de la nave espacial a alrededor de 17 grados. El quinto sobrevuelo de Venus el 24 de diciembre de 2026 aumentará aún más a 24 grados y marcará el inicio de la misión de "alta latitud".

En esta fase, Solar Orbiter verá las regiones polares del sol más directamente que nunca. Tales observaciones de línea de visión son clave para desentrañar el complejo entorno magnético en los polos, que a su vez puede contener el secreto del ciclo de 11 años de actividad creciente y menguante del sol.

"Estamos encantados con la calidad de los datos de nuestro primer perihelio", dice Daniel Müller, científico del proyecto de la ESA para Solar Orbiter. "Es casi difícil de creer que esto es solo el comienzo de la misión. De hecho, vamos a estar muy ocupados". + Explora más

Solar Orbiter cruza la línea Tierra-Sol mientras se dirige al sol