Método para predecir grandes erupciones solares

Las erupciones solares emiten repentinas y fuertes ráfagas de radiación electromagnética desde la superficie del Sol y su atmósfera, y expulsan plasma y partículas energéticas al espacio interplanetario. Dado que las grandes erupciones solares pueden causar graves perturbaciones del clima espacial que afectan a la Tierra, para mitigar su impacto es necesario predecir su aparición. Sin embargo, como el mecanismo de inicio de las erupciones solares no está claro, la mayoría de los métodos de predicción de erupciones hasta ahora se han basado en métodos empíricos.

El equipo de investigación dirigido por el Profesor Kanya Kusano (Director del Instituto de Investigaciones Ambientales Espacio-Tierra, Universidad de Nagoya) ha logrado recientemente desarrollar el primer modelo basado en la física que puede predecir con precisión las grandes erupciones solares inminentes. El trabajo se publicó en la revista Science.

El nuevo método de predicción de erupciones, llamado esquema kappa, se basa en la teoría de la "inestabilidad de doble arco", es decir, una inestabilidad magnetohidrodinámica (MHD) desencadenada por la reconexión magnética. Los investigadores asumieron que una reconexión a pequeña escala de las líneas de campo magnético puede formar un campo magnético de doble arco (en forma de m) y desencadenar el inicio de una erupción solar. El esquema kappa puede predecir cómo una pequeña reconexión magnética desencadena una gran llamarada y cómo puede ocurrir una gran llamarada solar.

El modelo de predicción se probó en unas 200 regiones activas durante el ciclo solar 24, de 2008 a 2019, utilizando datos obtenidos por el satélite Solar Dynamics Observatory (SDO) de la NASA. Se demostró que, con pocas excepciones, el esquema kappa predice la mayoría de las erupciones solares inminentes, así como la ubicación precisa de las mismas. Los investigadores también descubrieron que un nuevo parámetro, la "densidad de flujo de torsión magnética" cerca de una línea de inversión de la polaridad magnética en la superficie solar, determina cuándo y dónde ocurrirán probablemente las erupciones solares y cuán grandes serán.

Proceso de producción de erupciones solares en el método de predicción basado en la física. A: Corrientes eléctricas fluyen a lo largo de las líneas de campo magnético a través de la línea de inversión de polaridad magnética en la superficie solar, donde el campo magnético cambia su polaridad. B: Las líneas de campo magnético se reconectan y forman un bucle de doble arco que se aleja de la superficie debido a la inestabilidad magnetohidrodinámica. C: El movimiento ascendente del bucle de doble arco induce una mayor reconexión magnética. Una erupción solar comienza a salir de los puntos base de las líneas de campo reconectadas. D: Más reconexiones magnéticas amplifican la inestabilidad y la erupción solar se expande. (Foto: Institute for Space-Earth Environmental Research, Nagoya University)

Los métodos de predicción de las erupciones anteriores se han basado en relaciones empíricas en las que las predicciones del día anterior tienden a continuar hasta el día siguiente incluso si la actividad de las erupciones cambia. En contraste, el esquema kappa predice grandes erupciones solares a través de un enfoque basado en la física, independientemente de la actividad de erupciones anteriores. Aunque se requiere mucho más trabajo para implementar el esquema en el pronóstico operacional en tiempo real, este estudio muestra que el método basado en la física puede abrir una nueva dirección para la investigación de predicción de erupciones. (Fuente: NCYT Amazings)