El mecanismo oculto de las llamaradas solares

Las llamaradas solares son potentes explosiones en el Sol. Se producen cuando la energía almacenada en campos magnéticos entrelazados se libera repentinamente mediante un proceso denominado “reconexión magnética”. En cuestión de minutos, las líneas de campo magnético entrecruzadas en dirección opuesta se rompen y se reconectan. Las líneas de campo recién reconectadas pueden calentar y acelerar rápidamente el plasma a millones de grados (e incluso partículas de alta energía), alejándolo del punto de reconexión, pudiendo así generar una llamarada solar.

Las erupciones más potentes pueden iniciar una cadena de reacciones que provoque tormentas geomagnéticas en la Tierra. Dichas tormentas son capaces a veces de provocar interferencias en las comunicaciones, apagones del suministro eléctrico y otros problemas, por lo que es muy importante conocerlas a fondo y poderlas vigilar detalladamente.

Sin embargo, los detalles precisos de cómo se libera esta enorme cantidad de energía con tanta rapidez han venido siendo desconocidos en su mayor parte.

Recientemente, gracias a observaciones sin precedentes realizadas por la sonda espacial Solar Orbiter de la Agencia Espacial Europea (ESA) al sobrevolar el Sol, unos científicos han conseguido desentrañar el mecanismo oculto de las llamaradas solares.

El equipo internacional que ha realizado este estudio lo encabeza Pradeep Chitta, del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar, en Gotinga, Alemania.

Las observaciones efectuadas por la Solar Orbiter, y el análisis de las mismas llevado a cabo por el citado equipo, han revelado que, así como las avalanchas en montañas nevadas comienzan con el movimiento de una pequeña cantidad de nieve, una llamarada solar se desencadena por perturbaciones inicialmente débiles que rápidamente se vuelven más violentas.

En un caso observado, unos 40 minutos antes del pico de actividad de la llamarada solar, ya existía un filamento oscuro, similar a un arco, de campos magnéticos retorcidos y plasma, conectado a una estructura en forma de cruz de líneas de campo magnético cada vez más fuertes. A intervalos de un par de segundos, iban apareciendo nuevas “hebras” de campo magnético.

Luego, como en una avalancha de nieve, la región se volvió inestable con suma rapidez. Las hebras comenzaron a romperse y a reconectarse, desencadenando rápidamente una cascada de nuevas desestabilizaciones en la zona. Esto creó eventos de reconexión progresivamente más intensos y flujos de energía visualizados en las imágenes como aumentos de brillo repentinos. A continuación se produjo la desconexión del filamento oscuro por un lado, el cual salió catapultado hacia el espacio y, al mismo tiempo, se desenrolló rápida y violentamente. Se observaron brillantes chispas de reconexión a lo largo del filamento a medida que brotaba la llamarada solar principal.

El equipo de Pradeep también ha podido explorar con altísima resolución cómo la rápida serie de eventos de reconexión deposita energía en la parte más externa de la atmósfera solar. Para ello resultaron decisivas las mediciones simultáneas efectuadas por los instrumentos SPICE y STIX de la Solar Orbiter.

Imagen de un sector del Sol captada por la Solar Orbiter un segundo antes de que brotase de allí una poderosa llamarada. (Foto: ESA & NASA / Solar Orbiter / EUI Team. CC BY-SA)

De particular interés es la emisión de rayos X de alta energía, que es una señal de dónde las partículas aceleradas han depositado su energía. Dado que las partículas aceleradas pueden escapar al espacio interplanetario y convertirse en una peligrosa ráfaga de radiación para naves y astronautas en el espacio e incluso para algunas infraestructuras en la superficie de la Tierra, conocer bien cómo ocurre este proceso es esencial para pronosticar el clima espacial.

En una llamada solar observada, los instrumentos SPICE y STIX comenzaron a observar la región de interés cuando la emisión de rayos ultravioleta y X ya estaba aumentando lentamente. De pronto, la emisión de rayos X aumentó tan drásticamente durante el brote de la llamarada, a medida que se intensificaban los eventos de reconexión, que las partículas se aceleraron a velocidades de hasta el 40 y el 50 por ciento de la velocidad de la luz, equivalente a una velocidad de entre 430 millones de kilómetros por hora y 540 millones. Además, las observaciones mostraron que la energía se transfirió del campo magnético al plasma circundante durante estos eventos de reconexión.

El estudio se titula “A magnetic avalanche as the central engine powering a solar flare”. Y se ha publicado en la revista académica Astronomy and Astrophysics. (Fuente: NCYT de Amazings)