La NASA y la ESA se unen para resolver un enigma de más de medio siglo

En 1958, el físico Eugene Parker predijo la existencia de los vientos solares, pero hubo que esperar cuatro años para que la sonda Mariner, que se dirigía a Venus, confirmaría su existencia. Desde entonces, una de las preguntas más recurrentes de los astrónomos es cómo es posible que el viento solar (una corriente de partículas energéticas que fluye desde nuestra estrella hacia el sistema solar), mantiene su energía una vez que sale del Sol.

Ahora, gracias a la colaboración de las dos mayores agencias espaciales, la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea), es posible que se haya descubierto la respuesta: un conocimiento que es una pieza crucial del rompecabezas para ayudar a los científicos a pronosticar mejor la actividad solar entre el Sol y la Tierra.

En un estudio publicado en Science, un equipo de científicos liderados por Yeimy Rivera, del Observatorio Astrofísico Smithsoniano, proporciona evidencia convincente de que los vientos solares más rápidos son impulsados ​​por ondas o zigzags magnéticos, grandes torceduras en el campo magnético, cerca del Sol.

“Nuestro estudio aborda una enorme pregunta abierta sobre cómo se energiza el viento solar y nos ayuda a comprender cómo el Sol afecta a su entorno y, en última instancia, a la Tierra – señala Rivera en un comunicado -. Si este proceso ocurre en nuestra estrella local, es muy probable que esto alimente vientos de otras estrellas a lo largo de la galaxia, la Vía Láctea y más allá, y podría tener implicaciones para la habitabilidad de los exoplanetas”.

Anteriormente, la sonda solar Parker de la NASA descubrió que estos zigzags eran comunes en todo el viento solar. Esta sonda, la primera nave en ingresar a la atmósfera magnética del Sol en 2021, permitió a los científicos determinar que los zigzags son más definidos y potentes cerca del Sol. Sin embargo, hasta ahora, los científicos carecían de evidencia experimental de que este interesante fenómeno (como las ondas que dibuja un látigo antes de estallar en el objetivo) realmente tenga suficiente energía para ser importante en el viento solar.

“Hace unos tres años, estaba dando una charla sobre lo fascinantes que son estas ondas – añade el coautor Mike Stevens -. Al finalizar, un profesor de astronomía se puso de pie y dijo: 'Eso es genial, pero ¿realmente importan?'”

Para responder a esto, el equipo de Rivera tuvo que utilizar dos naves espaciales diferentes. La primera de ellas, la mencionada sonda Parker, está construida para volar a través de la corona o atmósfera solar. La segunda es la misión Solar Orbiter, compartida por la ESA y la NASA, y también está en una órbita que la lleva relativamente cerca del Sol.

El descubrimiento fue posible gracias a una alineación coincidente en febrero de 2022 que permitió que tanto la sonda solar Parker como la Solar Orbiter midieran la misma corriente de viento solar con dos días de diferencia. Solar Orbiter estaba casi a medio camino del Sol, mientras que Parker bordeaba el borde de su atmósfera magnética.

“Al principio no nos dimos cuenta de que Parker y Solar Orbiter estaban midiendo lo mismo. Parker vio este plasma más lento cerca del Sol que estaba lleno de ondas en zigzag, y luego Solar Orbiter registró una corriente rápida que había recibido calor y con muy poca actividad de ondas – añade Samuel Badman, coautor del estudio -. Cuando conectamos los dos, ese fue un verdadero momento eureka”.

Los científicos saben desde hace mucho tiempo que la energía se mueve a través de la corona solar y del viento solar, al menos en parte, a través de lo que se conoce como "ondas de Alfvén". Estas ondas transportan energía a través de un plasma, el estado sobrecalentado de la materia que compone el viento solar.

Sin embargo, no se pudo medir en qué medida las ondas Alfvén evolucionan e interactúan con el viento solar entre el Sol y la Tierra, hasta que estas dos misiones se enviaron más cerca de nuestra estrella que nunca. Y al mismo tiempo. Ahora, gracias a ello, es posible determinar directamente cuánta energía se almacena en las ondas cerca de la corona, y cuánta es transportada por las ondas a medida que se alejan del Sol.

La nueva investigación muestra que las ondas Alfvén en forma de zigzags proporcionan suficiente energía para explicar el calentamiento y la aceleración documentados en la corriente más rápida del viento solar a medida que se aleja del Sol. “Tardamos más de medio siglo en confirmar que la aceleración y el calentamiento de las ondas Alfvén son procesos importantes, y ocurren aproximadamente de la manera en que creemos que lo hacen”, afirma John Belcher, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y uno de los responsables de descubrir las ondas Alfvén en 1971.

Además de ayudar a los científicos a pronosticar mejor la actividad solar y el clima espacial, esta información nos ayuda a explicar los misterios del universo en otras partes y cómo funcionan las estrellas similares al Sol.

“Este descubrimiento es una de las piezas clave para responder a la pregunta de hace 50 años de cómo se acelera y calienta el viento solar en las partes más internas de la heliosfera, lo que nos acerca al cierre de uno de los principales objetivos científicos de la misión Parker Solar Probe”, concluye Adam Szabo, director científico de la misión Parker Solar Probe en la NASA.