Estudiando al astro rey
Haleakala, significa en hawaiano “Casa del Sol”, y parece el escenario ideal para un telescopio solar. Haleakala es un volcán inactivo la isla de Maui en Hawai y es famoso mundialmente por sus espectaculares amaneceres: recibe unos 15 minutos más de luz natural que la isla al nivel del mar.
Según la tradición hawaiana, el volcán tomó su nombre de un truco jugado al Sol por el semidiós Maui. La madre de Maui se quejó de que el Sol atravesaba el cielo tan rápido que su tela no podía secarse. El embaucador como era conocido este semidiós trepó a la cima de la montaña y ató el Sol, negándose a soltarlo hasta que el Sol accedió a disminuir la velocidad. Para asegurar su liberación, el Sol acordó viajar más lentamente durante seis meses al año.
Más allá de la leyenda, hoy Haleakala es noticia en el mundo, ya que un potente nuevo telescopio instalado en lo alto de este volcán capturó las imágenes más detalladas hasta la fecha de la superficie del Sol.
Las imágenes fueron tomadas por el Telescopio Solar Daniel K. Inouye de la Fundación Nacional de la Ciencia (NSF, por sus siglas en inglés), que está situado a unos 3.000 metros sobre el nivel del mar, muy cerca de la cumbre de Haleakala.
El telescopio, que tiene el mayor espejo solar del mundo, de 4 metros, podrá permitir una mayor comprensión del Sol y su impacto en nuestro planeta, según precisó en un comunicado el Observatorio Solar Nacional (NSO, por sus siglas en inglés), un instituto público de investigación con sede en Boulder, Colorado, EEUU.
Los científicos esperan que esta imagen sea el punto de partida de un estudio de casi 50 años de la estrella más importante de la Tierra. A medida que la construcción del telescopio de 4 metros termina en la cima de Haleakala, más instrumentos del telescopio comenzarán a conectarse, aumentando su capacidad de arrojar luz sobre el Sol activo.
En las nuevas imágenes, que revelan pequeñas estructuras magnéticas con un increíble detalle, puede verse un turbulento patrón de gas “hirviendo” que cubre el Sol, a unos 150 millones de kilómetros de la Tierra.
También pueden observarse estructuras interiores con forma de célula, cada una de un tamaño similar al estado de Texas, y plasma caliente que se elevan antes de enfriarse y hundirse por debajo de la superficie en canales oscuros, como parte de un proceso llamado convección. Las marcas de campos magnéticos son también visibles con una nueva claridad, según la NSO.La resolución y sensibilidad únicas de Inouye le permitirán sondear el campo magnético del Sol por primera vez.
Además, servirá para estudiar con detalle las tormentas solares que desprenden partículas cargadas que pueden interferir con los satélites, las redes eléctricas y la infraestructura de comunicación de la Tierra. El nuevo telescopio también profundizará en uno de los misterios solares más enigmáticos: por qué la corona del Sol, o capa externa, es más caliente que su superficie visible.
“Este telescopio mejorará nuestra comprensión sobre qué genera el clima espacial y ayudará a predecir mejor las tormentas solares”, explicó France Córdova, directora de la NSF y agregó que con este conocimiento podríamos anticiparnos más a los eventos espaciales del futuro que anularían las redes eléctricas y las infraestructuras: pasaríamos de los 48 minutos con los que contamos hoy en día a 48 horas para prevenir posibles desastres.
La construcción del Telescopio Solar Inouye comenzó en 2012. El telescopio capturó la imagen recién lanzada, que es su primera imagen de ingeniería, el 10 de diciembre de 2019, por lo que les llevó más de un mes y medio procesar las fotos para su difusión.
Pero el observatorio para la fecha de la toma aún no estaba completo. Solo un instrumento, el Visible Broadband Imager (VBI), estaba operativo en ese momento. El VBI toma imágenes de muy alta resolución de la superficie solar y la atmósfera inferior.
El segundo instrumento del observatorio, el espectropolarímetro visible (VISP), comenzó a funcionar el jueves 23 de enero. Al igual que un prisma, VISP divide la luz en sus colores componentes para proporcionar mediciones precisas de sus características a lo largo de múltiples longitudes de onda.
Los instrumentos restantes se encenderán a medida que continúe la construcción del edificio de 13 pisos, con operaciones completas planeadas para comenzar en julio de 2020. “Ahora estamos en la carrera final de una maratón muy larga”, aseguró Dave Boboltz, director del programa de la División de Astronomía de la Fundación Nacional de Ciencias.
El próximo instrumento que estará operativo es el Espectro-Polarímetro criogénico del infrarrojo cercano, que estudiará la atmósfera solar en longitudes de onda infrarrojas, para sondear campos magnéticos en la corona del sol sobre un gran campo de visión.
Poco después, llegará el espectrómetro-polarímetro infrarrojo cercano de difracción limitada, que finalmente utilizará fibras ópticas para recopilar datos espectrales en cada punto de una imagen solar bidimensional, lo que le permitirá medir simultáneamente información espacial y espectral.
El instrumento final, el filtro sintonizable visible, capturará imágenes del Sol de muy alta resolución mientras realiza escaneos de alta velocidad de la luz que pueden identificar átomos y moléculas.
Inouye está destinado a operar durante 44 años, lo que debería cubrir dos de los ciclos solares completos de 22 años del Sol. Su conjunto de instrumentos probablemente cambiará con el tiempo. “El poder real en el Telescopio Solar Inouye es su flexibilidad, su capacidad de actualización. Es como tener una navaja suiza para estudiar el Sol”, dijo Boboltz.
El Sol constantemente arroja material al espacio en todas las direcciones. Este viento solar en curso interactúa con el campo magnético de la Tierra, causando las auroras.
Otros arrebatos son más dramáticos. Ocasionalmente, el Sol escupirá grandes trozos de plasma y partículas conocidas como eyecciones de masa coronal (CME). Si llegan a la Tierra, pueden afectar a los satélites y las redes eléctricas, y los apagones más potentes.
Una de las catástrofes modernas más conocidas ocurrió en 1989 cuando una tormenta geomagnética azotó Quebec, provocando un apagón de 9 horas en todo el territorio canadiense. Los estudios han establecido el costo de un apagón generalizado de decenas de miles de millones de dólares, dependiendo de las circunstancias.
Tales efectos podrían volverse más severos. "Nuestra creciente dependencia de la tecnología aumenta en gran medida nuestra vulnerabilidad al clima espacial", precisó Boboltz.
El gran telescopio Inouye no estará solo para estudiar a nuestro astro rey. "Para comprender realmente los impulsores y su impacto necesitamos utilizar dos enfoques complementarios. El primero es hacer las observaciones en profundidad de la superficie magnética del Sol con el telescopio hawaiano. Y el segundo enfoque es el enviar naves espaciales cerca como la sonda solar Parker de la NASA que se lanzó en 2018 y alcanzará los 6 millones de kilómetros en su aproximación más cercana a la estrella.
Además en febrero de este 2.020, la NASA y la Agencia Espacial Europea lanzaron el Solar Orbiter, una misión dedicada al estudio de la heliosfera del sol, la burbuja de partículas cargadas que el viento solar lanza al espacio.
El trío es "muy complementario en diferentes formas", dijo Pillet director de la Fundación Nacional de Ciencias. Si bien Inouye proporcionará una visión detallada del campo magnético del sol, las misiones espaciales colocarán sus observaciones en contexto con la actividad solar y el clima solar.
La sonda solar Parker de la NASA ha detectado por primera vez los extraños sonidos que produce el viento que emana del Sol, según un artículo publicado por el Laboratorio de Física Aplicada (APL, por sus siglas en inglés) de la Universidad Johns Hopkins de EE.UU., que opera ese vehículo espacial.
Compuesto de electrones, protones e iones, ese viento atraviesa el sistema solar a aproximadamente 1,6 millones de kilómetros por hora, barriendo todo a su paso. La sonda Solar Parker escucha los "pequeños chirridos y susurros que insinúan el origen de este viento misterioso". Ese viento es "completamente diferente" a la corriente de aire terrestre, dijo el científico de APL, Nour Raouafi.
La primera misión al Sol, la sonda Parker de la NASA, llegó a finales del año pasado hasta la corona solar (la atmósfera exterior del astro), donde desde entonces ha registrado unas ondas 'solitarias' inesperadamente potentes. Este fenómeno, creen los científicos, es capaz de redistribuir el calor solar y redirigir los flujos del plasma.
La sonda Parker fue lanzada en agosto del 2018 y desde entonces ha realizado dos vueltas completas alrededor del Sol. En su punto más próximo al astro, se situó a 24 millones de kilómetros de su superficie, lo que significa que ha atravesado ya su corona, la fuente del viento solar que desde nuestro planeta se observa en forma de auroras polares.
A los científicos les llamó especialmente la atención la redirección de los flujos del campo magnético que emanan del Sol en forma de zigzag. Estas reversiones, que duraban desde unos segundos hasta varios minutos, fueron observadas directamente junto a la sonda, que captó cómo una curva cambió la dirección del campo magnético hasta apuntarlo casi directamente hacia el Sol durante unos momentos.
Según Kasper, estos nuevos datos modifican las ideas anteriores acerca de la influencia de la rotación de la estrella en el viento solar, que resultó ser entre 10 y 20 veces más potente de lo que contemplan los modelos estándar de nuestro astro, según explica un comunicado de la Universidad de Míchigan.
El hallazgo implica la necesidad de revisar completamente los cálculos utilizados para pronosticar las tormentas solares. El investigador sugiere tener estos flujos en cuenta para poder "predecir si una eyección masiva de la corona golpeará la Tierra o a los astronautas cuando viajen a la Luna o a Marte".
Una hipótesis atribuía este fenómeno a las ondas de Alfvén, unas oscilaciones magnéticas descubiertas hace décadas pero que tenían un un papel poco claro. Ahora, la sonda ha permitido detectar un extraño comportamiento de estas "solitarias" ondas en las proximidades del Sol.
Estas ondas portan cuatro veces más de energía que las convencionales que hay a su alrededor, según las estimaciones de Kasper. Su velocidad máxima es de 480.000 kilómetros por hora y, cuando la alcanzan, "son tan fuertes que en realidad cambian la dirección del campo magnético".
La sonda de la NASA es la primera de la historia que lleva el nombre de una persona viva, Eugene Parker, que en 1958 predijo la existencia del viento solar, una corriente de núcleos atómicos, electrones y otras partículas que viajan por el Sistema Solar a unos tres millones de kilómetros por hora.
Los análisis de las observaciones del satélite Solar Parker y la misión Solar Orbiter , nos ayudarán a entender mejor el comportamiento del Sol y su heliosfera, relacionado con el clima espacial, de vital importancia para planear futuras misiones espaciales.
En este mes de febrero se realizó el despegue de la sonda Solar Orbiter (SolO) de la ESA en conjunto con la N.A.S.A., desde la rampa SLC-41 de Cabo Cañaveral mediante un Atlas V 411.
El Solar Orbiter utilizará la gravedad de Venus y la Tierra para salirse del plano eclíptico y acercarse lo más posible al Sol, se espera que la nave espacial se acerque a 0,28 unidades astronómicas de nuestra estrella (una unidad astronómica es la distancia entre el Sol y la Tierra, aproximadamente a 42 millones de kilómetros del sol), y posicionarse dentro de la órbita de Mercurio, para estudiar mejor cómo funciona nuestra estrella. Se espera que esta misión dure 7 años.
Solar Orbiter está equipado con un escudo térmico de titanio diseñado a medida recubierto con un fosfato específico que resiste altas temperaturas, capaz de soportar 500 grados. La nave lleva unas ventanas que se abrirán para dejar entrar la luz solar y las partículas cargadas para que lleguen a las cámaras y los espectrómetros que van protegidos al otro lado de la coraza.Russell Howard, científico espacial en el Laboratorio de Investigación Naval en Washington, D.C. e investigador principal de uno de los diez instrumentos del Solar Orbiter, dijo: “Hasta el Solar Orbiter, todos los instrumentos de imágenes solares han estado dentro del plano eclíptico o muy cerca de él. Ahora, podremos mirar el Sol desde arriba”.
Primero alcanzará 24 grados sobre el ecuador del Sol, aumentará a 33 grados después de tres años y luego terminará con un paso dentro de los 26 millones de millas.
Los científicos estudian el campo magnético del sol para predecir cuándo ocurrirán tormentas solares, que interfieren con nuestro GPS y satélites de comunicaciones; en el peor de los casos, incluso pueden amenazar a los astronautas.
“Para pronosticar eventos del clima espacial, necesitamos un modelo bastante preciso del campo magnético global del Sol”, apuntó Holly Gilbert, científica del proyecto de la NASA para la misión en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.
"Poder contemplar por primera vez los polos del Sol es sin duda lo más importante que va a hacer esta misión", explica Yannis Zouganelis, responsable científico adjunto del proyecto. "Gracias a estos datos vamos a entender por primera vez cómo se conecta toda la estrella, desde las capas altas de su atmósfera, o corona, a las profundidades de su núcleo, que está unos 900.000 kilómetros más abajo", resalta.
"La Solar Orbiter va a hacer en el Sol algo parecido a lo que hace la sismología en la Tierra", detalla Luis Sánchez, jefe de la infraestructura de ciencia en tierra de la misión. "Vamos a medir la vibración de la superficie de la fotosfera solar y eso nos ayudará a entender mejor el interior del astro", añade.
Su objetivo es situarse en una órbita muy apaisada en torno al astro, de modo que en su punto de mayor acercamiento estará a 42 millones de kilómetros de la superficie solar. Solo su compañera, la sonda Parker de la NASA, ha llegado más cerca, aunque la misión liderada por Europa lleva muchos más instrumentos científicos -diez- capaces de hacer observaciones mucho más detalladas.
"Las dos misiones son muy complementarias", explica Zouganelis. "Parker se acerca mucho más al Sol, pero solo mide la temperaturas y la cantidad de partículas, no tiene instrumentos ópticos capaces de ver de dónde vienen esas partículas. Con Solar Orbiter sí podremos mirar hacia donde esté Parker y comprender mejor cuál es el origen del viento solar", señala.
Comenzará a hacer mediciones científicas en mayo, todavía durante su etapa de travesía hacia el Sol. En 2021 alcanzará su órbita final en torno al astro y comenzarán a operar el resto de instrumentos. Aunque la misión tiene una duración oficial de seis años, la nave está construida para durar al menos 10.
Pablo Germán Zalazar
Fuentes:
https://danielmarin.naukas.com/2020/01/05/que-nos-depara-2020-en-el-espacio/
https://www.eltiempo.com/vida/ciencia/una-nueva-conquista-del-espacio-443810
https://www.fayerwayer.com/2020/01/solar-orbiter-sol-nasa-mision/
https://www.lanacion.com.ar/ciencia/la-sonda-solar-orbiter-vera-primera-vez-nid2328515
https://actualidad.rt.com/actualidad/335885-sonda-parker-nasa-sol-fuerzas
https://www.youtube.com/watch?time_continue=16&v=ioqifZagLBY&feature=emb_logo
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