El equipo científico del generador de imágenes de campo amplio para la sonda solar Parker (WISPR), dirigido por el Laboratorio de Investigación Naval (NRL) de EE. UU., capturó el desarrollo de turbulencias cuando una eyección de masa coronal (CME) interactuaba con el viento solar ambiental en el espacio circunsolar. Este descubrimiento se informa en el Astrophysical Journal. .
Aprovechando su ubicación única dentro de la atmósfera solar, el telescopio WISPR construido por NRL en la misión Parker Solar Probe (PSP) de la NASA, operado por el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins (JHUAPL), capturó con incomparable detalle la interacción entre una CME y el viento solar ambiental de fondo.
Para sorpresa del equipo de WISPR, las imágenes de uno de los telescopios mostraron lo que parecían remolinos turbulentos, las llamadas inestabilidades Kelvin-Helmholtz (KHI). Estas estructuras han sido fotografiadas en la atmósfera terrestre como trenes de nubes en forma de ondas crecientes y son el resultado de una fuerte cizalladura del viento entre los niveles superior e inferior de la nube. Este fenómeno, aunque rara vez se observa, se cree que ocurre regularmente en la interfaz de los flujos de fluido cuando surgen las condiciones adecuadas.
"Nunca anticipamos que las estructuras KHI pudieran desarrollarse a escalas lo suficientemente grandes como para ser fotografiadas en imágenes CME de luz visible en la heliosfera cuando diseñamos el instrumento", afirmó Angelos Vourlidas, Ph.D., JHUAPL y científico del proyecto WISPR.
"Estas observaciones detalladas muestran el poder del detector de alta sensibilidad WISPR combinado con el punto de vista de primer plano que ofrece la órbita única de encuentro solar de Parker Solar Probe", dijo Mark Linton, Ph.D., jefe de Teoría y Modelado de Heliofísica del NRL. Sección e Investigador Principal del instrumento WISPR.
El ojo atento de un miembro temprano de su carrera del equipo WISPR, Evangelos Paouris, Ph.D., Universidad George Mason detectó las estructuras KHI. Paouris y sus colegas de WISPR llevaron a cabo una investigación exhaustiva para verificar que las estructuras eran efectivamente ondas KHI. Los resultados no sólo informan de un fenómeno extremadamente raro, incluso en la Tierra, sino que también abren una nueva ventana de investigación con importantes consecuencias para las comunidades civiles y del Departamento de Defensa (DOD).
"La turbulencia que da lugar a KHI desempeña un papel fundamental en la regulación de la dinámica de las CME que fluyen a través del viento solar ambiental. Por lo tanto, comprender la turbulencia es clave para lograr una comprensión más profunda de la evolución y la cinemática de las CME", dijo Paris. Por extensión, este conocimiento conducirá a una previsión más precisa de la llegada de CME a las proximidades de la Tierra y sus efectos en los activos espaciales civiles y del Departamento de Defensa, salvaguardando así a la sociedad y al combatiente.
"La obtención de imágenes directas de fenómenos efímeros extraordinarios como KHI con WISPR/PSP es un descubrimiento que abre una nueva ventana para comprender mejor la propagación de las CME y su interacción con el viento solar ambiental", afirmó Paouris.
WISPR es el único instrumento de imágenes a bordo de la misión Parker Solar Probe de la NASA. El instrumento, diseñado, desarrollado y dirigido por NRL, registra imágenes en luz visible de la corona solar y el flujo solar en dos cámaras superpuestas que juntas observan más de 100 grados de ancho angular desde el sol.
Esta misión de la NASA viaja más cerca del sol que cualquier otra misión. PSP utiliza una serie de sobrevuelos de Venus para reducir gradualmente su perihelio de 36 radios solares en 2018 a 9,5 en 2025. La misión se acerca a su 19º perihelio el 30 de marzo de 2024, a una distancia de 11,5 radios solares del centro del sol.
Al observar los datos, el equipo descubrió que la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz se excita en el límite entre la CME y el viento ambiental, ya que ambos fluyen a velocidades claramente diferentes. Las estructuras similares a vórtices resultantes se analizan con respecto a lo que predice la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz, y se presentan inferencias sobre cuál debe ser la intensidad y densidad del campo magnético local para permitir tal inestabilidad en este entorno.
Más información: Evangelos Paouris et al, Primera imagen directa de una inestabilidad Kelvin-Helmholtz por PSP/WISPR, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad2208
Información de la revista: Revista Astrofísica
Proporcionado por el Laboratorio de Investigación Naval
