Les ‘fogueres’ ofereixen una pista sobre el misteri de la calefacció solar

Les fogueres són un dels molts temes que es tracten en un dedicat Primera sessió de resultats de Solar Orbiter al Assemblea General de la Unió Europea de Geociències (EGU) avui.

Calefacció misteriosa

El Sol té una característica misteriosa: d’alguna manera, la tènue atmosfera exterior conté gas amb una temperatura d’un milió de graus, tot i que la superfície solar és de només 5500 ° C. La lògica suggeriria que si teniu un cos molt calent al centre i relativament fresc a la superfície, hauria de ser encara més fresc quan més us allunyeu. Però el curiós de la corona del Sol –i de moltes altres estrelles també– és que comença a escalfar-se quan més es mou per sobre de la superfície. Durant les darreres dècades s’han plantejat moltes idees sobre el camp magnètic del Sol, però la forma en què es genera, transporta i dissipa l’energia ha estat motiu de debat.

Entra a Solar Orbiter, amb un dels seus objectius clau per aprofundir en aquest misteri.

Detalls sorprenents que ja proporciona l’Extreme Ultraviolet Imager (EUI) de Solar Orbiter ‘imatges de primera llum pocs mesos després del llançament de l’any passat i, des de llavors, ha revelat més de 1500 petits i lluminosos parpelleigs anomenats fogueres. Aquestes fogueres de curta durada duren entre 10 i 200 segons i tenen una petjada que abasta entre 400 i 4000 km. Els esdeveniments més petits i dèbils, que no s’havien observat abans, semblen ser els més abundants i representen una fina estructura que fins ara no es veia de la regió on se sospita que arrela el misteri de l’escalfament.

Model de fogueres

Yajie Chen, estudiant de doctorat de la Universitat de Pequín a la Xina, que treballava amb el professor Hardi Peter de l’Institut Max Planck d’Investigació del Sistema Solar d’Alemanya i els seus col·legues, va utilitzar un model d’ordinador per capbussar-se en la física de les fogueres, amb uns primers resultats emocionants.

“El nostre model calcula l’emissió, o l’energia, del Sol tal com esperaria un instrument real per mesurar”, explica Hardi. “El model va generar il·luminacions igual que les fogueres. A més, traça les línies del camp magnètic, cosa que ens permet veure els canvis del camp magnètic dins i al voltant dels esdeveniments d’il·luminació amb el pas del temps, dient-nos que un procés anomenat reconnexió de components sembla estar funcionant ”.

Reconnexió és un fenomen ben conegut pel qual les línies de camp magnètic de direcció oposada es trenquen i es tornen a connectar, alliberant energia quan ho fan. La reconnexió típica passa entre línies de camp que apunten en direccions oposades, però amb l’anomenada reconnexió de components les línies de camp són gairebé paral·leles, apuntant en una direcció similar, amb la qual cosa la reconnexió es produeix en angles molt reduïts.

“El nostre model mostra que l’energia alliberada de les il·luminacions mitjançant la reconnexió dels components podria ser suficient per mantenir la temperatura de la corona solar predita a partir de les observacions”, diu Yajie.

“En un dels nostres estudis de cas, trobem que el desenrotllament d’una corda de flux [helical magnetic field lines winding around a common axis] al seu lloc inicia la calefacció “, afegeix Hardi. “És emocionant trobar aquestes variacions i esperem veure quines aportacions aporten els nostres models per ajudar-nos a millorar les nostres teories sobre els processos darrere de la calefacció”.

L’equip adverteix que és molt aviat. Han utilitzat el model per examinar set dels esdeveniments més brillants generats en la seva simulació, que probablement es corresponen amb les fogueres més grans observades per EUI. La clau per avançar en l’estudi serà observacions conjuntes entre EUI i l’espectrògraf Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) de la nau espacial i l’espectrògraf Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE) un cop comenci la missió científica de Solar Orbiter al novembre. PHI revelarà el camp magnètic del Sol i com canvia a la superfície, mentre que SPICE mesurarà la temperatura i la densitat de la corona.

Treball en equip

També s’han pogut obtenir més informació sobre les fogueres combinant-se amb l’Observatori de Dinàmica Solar de la NASA, que es troba en òrbita al voltant de la Terra, per triangular l’alçada de les fogueres a l’atmosfera solar.

“Per a la nostra sorpresa, les fogueres es troben molt baixes a l’atmosfera solar, només uns quants milers de quilòmetres per sobre de la superfície solar, la fotosfera”, afirma David Berghmans, investigador principal d’EUI. “Són primers dies i encara estem aprenent moltes coses sobre les característiques de la foguera. Per exemple, tot i que els focs de camp semblen petits bucles coronals, la seva longitud és de mitjana una mica curta per la seva alçada, cosa que suggereix que només veiem part d’aquests petits bucles. Però la nostra anàlisi preliminar també mostra que els focs de camp no realment canvien la seva alçada durant la seva vida, deixant-los a part de les característiques semblants als avions ”.

La comprensió de les característiques de les fogueres i el seu lloc entre altres fenòmens solars coneguts permetrà als científics aprofundir-se en el problema de l’escalfament de la corona solar.

“Què fantàstic tenir dades tan prometedores que puguin aportar informació sobre un dels majors misteris de la física solar abans que Solar Orbiter fins i tot comenci la seva fase científica nominal”, afirma Daniel Müller, científic del Projecte Solar Orbiter de l’ESA. “La nostra missió és afortunada de basar-nos en l’increïble treball de terra dels que han volat abans, i en les teories i models ja exposats en les darreres dècades. Estem desitjant veure quins detalls falten Solar Orbiter i la comunitat solar que treballa amb les nostres dades contribuiran a resoldre preguntes obertes en aquest emocionant camp “.

Solar Orbiter es troba actualment en “fase de creuer”, centrat principalment en el calibratge d’instruments, i començarà observacions coordinades entre el seu conjunt de deu instruments de teledetecció i instruments in situ a partir del novembre d’aquest any.

Solar Orbiter és una missió espacial de col·laboració internacional entre l’ESA i la NASA.

Notes per als editors

Els resultats han estat discutits avui a EGU i estan relacionats amb les publicacions següents:

“Il·luminacions transitòries a petita escala a la tranquil·la corona solar: un model per a fogueres observat amb Solar Orbiter”De Y. Chen et al, acceptat per a la seva publicació a Astronomia i astrofísica.

“Llums solars ultraviolats extrems UV observats per Solar Orbiter / EUI”De D. Berghmans et al, acceptat per a la seva publicació a Astronomia i astrofísica

“Estereoscòpia d’il·luminacions solars extremadament tranquil·les ultraviolades observades per Solar Orbiter / EUI” per A. Zhukov et al, presentada a Astronomia i astrofísica.

Les simulacions per ordinador descrites en aquesta història es van realitzar a la instal·lació d’informàtica i dades Max Planck (MPCDF) de Garching, Alemanya.

Els recursos de mitjans per a l’Assemblea General 2021 de l’EGU estan disponibles a https://www.egu.eu/gamedia/2021/

Per obtenir més informació, poseu-vos en contacte amb:
Relacions amb els mitjans de comunicació de l’ESA
media@esa.int