Las sondas Voyager detectan un nuevo tipo de estallido de electrones solares

Más de 40 años después de su lanzamiento, las naves espaciales Voyager siguen haciendo descubrimientos.

En un nuevo estudio, un equipo de físicos dirigido por la Universidad de Iowa informa de la primera detección de estallidos de electrones de rayos cósmicos acelerados por ondas de choque originadas por grandes erupciones en el Sol. La detección, realizada por instrumentos a bordo de las naves espaciales Voyager 1 y Voyager 2, ocurrió mientras los Voyager continúan su viaje hacia el exterior a través del espacio interestelar, convirtiéndose así en las primeras naves en registrar esta física única en el reino entre las estrellas.

Estos estallidos de electrones recientemente detectados son como una guardia avanzada acelerada a lo largo de las líneas de campo magnético en el medio interestelar; los electrones viajan a casi la velocidad de la luz, unas 670 veces más rápido que las ondas de choque que los impulsaron inicialmente. Los estallidos fueron seguidos por oscilaciones de ondas de plasma causadas por electrones de menor energía que llegaron a los instrumentos de las Voyager días después, y finalmente, en algunos casos, la propia onda de choque hasta un mes después de eso.

Las ondas de choque emanaron de eyecciones de masa coronal, expulsiones de gas caliente y energía que se mueven hacia afuera del Sol a cerca de un millón y medio de kilómetros por hora. Incluso a esas velocidades, las ondas de choque tardan más de un año en llegar a las naves espaciales Voyager, que han viajado más lejos del Sol (más de 22.500 millones de km y contando) que cualquier otro objeto hecho por el hombre.

"Lo que vemos aquí específicamente es un cierto mecanismo por el cual cuando la onda de choque contacta por primera vez con las líneas de campo magnético interestelar que pasan a través de la nave espacial, refleja y acelera algunos de los electrones de los rayos cósmicos", dice Don Gurnett, profesor emérito de física y astronomía en Iowa y coautor del estudio. "Hemos identificado a través de los instrumentos de rayos cósmicos que estos son electrones que fueron reflejados y acelerados por choques interestelares que se propagan hacia afuera de eventos solares energéticos en el Sol. Ese es un nuevo mecanismo".

La sonda Voyager. (Foto: NASA/JPL)

El descubrimiento podría ayudar a los físicos a comprender mejor la dinámica que subyace a las ondas de choque y a la radiación cósmica que proviene de las estrellas que pueden variar en brillo brevemente debido a una actividad violenta en su superficie y de las estrellas que explotan. Sería importante considerar la física de esos fenómenos cuando se envíe a los astronautas a extensas excursiones lunares o marcianas, por ejemplo, durante las cuales se expondrían a concentraciones de rayos cósmicos muy superiores a las que experimentamos en la Tierra.

Los físicos creen que estos electrones en el medio interestelar se reflejan en un campo magnético reforzado en el borde de la onda de choque y posteriormente se aceleran por el movimiento de la onda de choque. Los electrones reflejados luego giran en espiral a lo largo de las líneas de campo magnético interestelar, ganando velocidad a medida que aumenta la distancia entre ellos y la onda de choque.

En un artículo publicado en 2014 en la revista Astrophysical Letters, los físicos J.R. Jokipii y Jozsef Kota describieron teóricamente cómo los iones reflejados por las ondas de choque podían ser acelerados a lo largo de las líneas de campo magnético interestelar. El estudio actual examina las explosiones de electrones detectadas por las sondas Voyager que se cree que son aceleradas por un proceso similar.

"La idea de que las ondas de choque aceleren las partículas no es nueva", dice Gurnett. "Todo tiene que ver con cómo funciona, el mecanismo. Y con el hecho de que lo hayamos detectado en un nuevo reino, el medio interestelar, que es muy diferente al viento solar donde se han observado procesos similares. Nadie lo ha visto con una onda de choque interestelar, en un medio totalmente nuevo y prístino". (Fuente: NCYT Amazings)