(CNN) — Las nuevas imágenes del Sol captadas por la misión Solar Orbiter revelan las vistas de mayor resolución de la superficie visible de nuestra estrella obtenidas hasta la fecha, desvelando manchas solares y un gas cargado en continuo movimiento llamado plasma. Las imágenes podrían proporcionar a los heliofísicos nuevas pistas que ayuden a desvelar los secretos del Sol como nunca antes.
Las imágenes, tomadas el 22 de marzo de 2023 y publicadas el miércoles, muestran diferentes aspectos dinámicos del Sol, incluidos los movimientos de su campo magnético y el brillo de la corona solar ultracaliente, o atmósfera exterior.
La nave espacial utilizó dos de sus seis instrumentos de imagen, el generador de imágenes ultravioletas extremas (EUI) y el generador de imágenes polarimétricas y heliosísmicas (PHI), para captar las imágenes a 74 millones de kilómetros de distancia.
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Solar Orbiter, una misión conjunta de la Agencia Espacial Europea y la NASA que se lanzó en febrero de 2020, orbita el Sol desde una distancia media de 42 millones de kilómetros. Misiones como Solar Orbiter y la sonda Parker Solar de la NASA están ayudando a responder preguntas clave sobre el orbe dorado, como qué alimenta su corriente de partículas cargadas llamada viento solar y por qué la corona es mucho más caliente que la superficie del sol.
La sonda Parker Solar está a punto de realizar la mayor aproximación al Sol intentada por una nave espacial a finales de diciembre, mientras que Solar Orbiter se encargará de tomar las imágenes más cercanas de la historia de la superficie solar. La trayectoria de vuelo de la sonda Parker Solar la llevará demasiado cerca del Sol para llevar cámaras y telescopios, pero la sonda Solar Orbiter está equipada con una serie de instrumentos para compartir sus observaciones únicas del Sol.
Además, Solar Orbiter y la sonda Parker Solar estudian el Sol a corta distancia en un momento ideal: durante el pico de su ciclo anual.
“El campo magnético del Sol es clave para comprender la naturaleza dinámica de nuestra estrella, desde la escala más pequeña a la más grande”, afirma Daniel Müller, científico del proyecto Solar Orbiter, en un comunicado.
“Estos nuevos mapas de alta resolución del instrumento PHI de Solar Orbiter muestran la belleza del campo magnético superficial del Sol y sus flujos con gran detalle. Al mismo tiempo, son cruciales para inferir el campo magnético en la corona caliente del Sol, de la que nuestro instrumento EUI está obteniendo imágenes”.
Impresionantes retratos solares
En conjunto, las nuevas imágenes muestran las variadas y complejas capas del Sol.
El instrumento Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) tomó las imágenes completas de mayor resolución de la superficie visible del Sol, o fotosfera, hasta la fecha. Casi toda la radiación solar procede de la fotosfera, cuyas temperaturas oscilan entre 4.500 y 6.000 °C (8.132 y 10.832 °F).
Debajo de la capa de la fotosfera hay plasma caliente que se desplaza en la zona de convección del Sol, de forma similar a como se mueve el magma caliente en el manto terrestre.
El objetivo del instrumento PHI es hacer un mapa del brillo de la fotosfera y medir la velocidad y dirección de los campos magnéticos del Sol.
La imagen en luz visible de la fotosfera muestra manchas solares, que se asemejan a agujeros en la superficie solar. Estas regiones oscuras, algunas de las cuales pueden alcanzar el tamaño de la Tierra o más, son impulsadas por los fuertes campos magnéticos del sol, que cambian constantemente. Las manchas, regiones en las que el campo magnético solar atraviesa la superficie, son más frías que su entorno y emiten menos luz.
Un magnetograma muestra la dirección del campo magnético solar, que se agrupa alrededor de las manchas solares. Crédito: Agencia Espacial Europea
El instrumento PHI también permitió a los científicos tomar un mapa magnético, o magnetograma, que muestra las concentraciones del campo magnético solar dentro de sus regiones de manchas solares. Normalmente, la convección ayuda a trasladar el calor del interior del Sol a la superficie solar, pero este proceso se interrumpe cuando las partículas cargadas se ven obligadas a seguir las líneas del campo magnético que se agrupan alrededor de las manchas solares.
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Los científicos también midieron la velocidad y dirección del material en la superficie solar mediante un mapa de velocidad o “taquigrama”. Las partes azules indican el movimiento hacia el Solar Orbiter, mientras que las rojas muestran lo que se aleja de la nave espacial.
Por lo general, el gas cargado de la superficie solar se mueve en paralelo a la rotación del Sol sobre su eje, mientras que el plasma se desplaza alrededor de las manchas solares.
Por su parte, el generador de Imágenes Ultravioletas Extremas (EUI) observa la corona solar para ayudar a determinar por qué es mucho más caliente que la fotosfera, alcanzando 1,8 millones °F (1 millón °C). La imagen de la corona obtenida por el EUI proporciona una instantánea de lo que ocurre por encima de la fotosfera, y el plasma caliente y brillante puede verse sobresaliendo de las regiones de manchas solares.
Dada la proximidad del Solar Orbiter al sol, la nave espacial tuvo que ser rotada después de cada imagen para capturar cada parte de la cara del sol. Como resultado, cada imagen es el resultado de un mosaico de 25 imágenes individuales.
Un “taquigrama” muestra la velocidad de la línea de visión y la dirección del movimiento del material en la superficie del sol, con el azul marcando el material que se mueve hacia Solar Orbiter y el rojo lo que se aleja de él. Crédito: Agencia Espacial Europea
Mark Miesch, investigador científico del Centro de Predicción Meteorológica Espacial de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), reconoció que en las imágenes pueden apreciarse tanto las características a gran escala, como el magnetismo solar, como las características a pequeña escala de la superficie. Miesch no participó en la publicación de las imágenes.
“Cuanto más cerca miramos, más observamos”, dijo Miesch, que también es investigador científico en el Instituto Cooperativo de Investigación en Ciencias Medioambientales de la Universidad de Colorado. “Para comprender la compleja interacción entre lo grande y lo pequeño, entre los campos magnéticos retorcidos y los flujos agitados, necesitamos contemplar el Sol en todo su esplendor. Estas imágenes de alta resolución del Solar Orbiter nos acercan más que nunca a esa aspiración”.
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Un momento dinámico para el Sol
Científicos de la NOAA, la NASA y el Panel Internacional de Predicción del Ciclo Solar anunciaron en octubre que el sol alcanzó el máximo solar, o pico de actividad dentro de su ciclo de 11 años. En el punto máximo del ciclo solar, los polos magnéticos del Sol cambian de posición, lo que hace que el Sol pase de la calma a la actividad. Los expertos registran el aumento de la actividad solar contando el número de manchas solares que aparecen en su superficie. Se espera que el Sol siga activo durante el próximo año.
Una imagen de alta resolución muestra el Sol y su corona en luz ultravioleta, observados por el Extreme Ultraviolet Imager. Crédito: Agencia Espacial Europea
“Este anuncio no significa que este sea el pico de actividad solar que veremos este ciclo solar”, dijo Elsayed Talaat, director de observaciones meteorológicas espaciales de la NOAA, en una conferencia de prensa en octubre. “Aunque el sol ha alcanzado el periodo de máximo solar, el mes en que la actividad solar alcance su punto máximo no se identificará hasta dentro de meses o años”.
La actividad solar, incluidas las llamaradas o las eyecciones de masa coronal, crean una meteorología espacial que repercute en la Tierra. Las eyecciones de masa coronal son grandes nubes de gas ionizado llamado plasma y campos magnéticos que brotan de la atmósfera exterior del sol. Las tormentas solares pueden afectar a las redes eléctricas, al GPS y a la aviación, así como a los satélites en órbita terrestre baja. La actividad de las tormentas también causa apagones de radio e incluso supone un riesgo para las misiones espaciales tripuladas.
Las tormentas también son responsables de generar auroras que danzan alrededor de los polos de la Tierra, conocidas como auroras boreales y australes. Cuando las partículas energizadas de las eyecciones de masa coronal alcanzan el campo magnético de la Tierra, interactúan con los gases de la atmósfera para crear luces de diferentes colores en el cielo.
El 24 de diciembre, la sonda Parker Solar se acercará a 6,2 millones de kilómetros de la superficie solar, el mayor acercamiento al Sol de cualquier objeto fabricado por el ser humano. El sobrevuelo podría ayudar a los científicos a estudiar los orígenes de la meteorología espacial directamente en la fuente, ya que la sonda se acercará lo suficiente como para navegar a través de las plumas de plasma y las erupciones solares conectadas al sol.
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