Físicos describen el campo eléctrico del sol


Los físicos describen el campo eléctrico del sol
Físicos de la Universidad de Iowa han obtenido nuevos conocimientos sobre el campo eléctrico del sol. Los investigadores midieron los electrones que salen del sol, un componente principal del viento solar, para determinar el límite de energía entre los electrones que escapan de las garras del sol y los que no. (Imagen: laboratorio de Jasper Halekas, Universidad de Iowa)

A medida que la sonda solar Parker se acerca al sol, vamos aprendiendo cosas nuevas sobre nuestra estrella.

En un nuevo estudio, físicos dirigidos por la Universidad de Iowa informan de las primeras mediciones definitivas del campo eléctrico del Sol y de cómo este interactúa con el viento solar, la rápida corriente de partículas cargadas que puede afectar a las actividades en la Tierra, desde los satélites hasta las telecomunicaciones.

Los físicos calcularon la distribución de los electrones dentro del campo eléctrico del sol, una hazaña que fue posible gracias a que la Parker Solar Probe se acercó a 0,1 unidades astronómicas (UA), o a tan sólo 9 millones de millas, del sol, lo más cerca que se ha acercado ninguna nave espacial. A partir de la distribución de los electrones, los físicos pudieron discernir el tamaño, la amplitud y el alcance del campo eléctrico del sol con mayor claridad que antes.

"El punto clave que yo destacaría es que no se pueden hacer estas mediciones lejos del sol. Sólo se pueden hacer cuando uno se acerca", dice Jasper Halekas, profesor asociado del Departamento de Física y Astronomía de Iowa y autor correspondiente del estudio. "Es como tratar de entender una cascada mirando el río una milla río abajo. Las mediciones que hicimos a 0,1 UA, en realidad estamos en la cascada. El viento solar sigue acelerando en ese punto. Es realmente un entorno impresionante en el que estar".

El campo eléctrico del sol surge de la interacción de protones y electrones generada cuando los átomos de hidrógeno se desprenden en el intenso calor generado por la fusión en las profundidades del sol. En este entorno, los electrones, con una masa 1.800 veces menor que la de los protones, salen disparados hacia el exterior, menos limitados por la gravedad que sus hermanos protones, más pesados. Pero los protones, con su carga positiva, ejercen cierto control, frenando a algunos electrones debido a las conocidas fuerzas de atracción de las partículas de carga opuesta.

"Los electrones intentan escapar, pero los protones intentan atraerlos. Y eso es el campo eléctrico", dice Halekas, co-investigador del instrumento Electrones, Alfas y Protones del Viento Solar a bordo de la Sonda Solar Parker, la misión liderada por la NASA que se lanzó en agosto de 2018. "Si no hubiera un campo eléctrico, todos los electrones se precipitarían y desaparecerían. Pero el campo eléctrico lo mantiene todo junto como un flujo homogéneo".

Ahora, imagina el campo eléctrico del sol como un inmenso cuenco y los electrones como canicas rodando por los lados a diferentes velocidades. Algunos de los electrones, o canicas en esta metáfora, son lo suficientemente rápidos como para cruzar el borde del cuenco, mientras que otros no se aceleran lo suficiente y acaban rodando hacia la base del cuenco.

"Estamos midiendo las que vuelven y no las que no vuelven", dice Halekas. "Básicamente, hay un límite de energía entre las que escapan del cuenco y las que no, que se puede medir. Como estamos lo suficientemente cerca del sol, podemos hacer mediciones precisas de la distribución de los electrones antes de que se produzcan colisiones más allá que distorsionen el límite y oscurezcan la huella del campo eléctrico."

A partir de esas mediciones, los físicos pueden aprender más sobre el viento solar, el chorro de plasma procedente del sol que se desplaza a millones de millas por hora y que baña la Tierra y otros planetas del sistema solar. Lo que descubrieron es que el campo eléctrico del sol ejerce cierta influencia sobre el viento solar, pero menos de lo que se pensaba.

"Ahora podemos cifrar la parte de la aceleración que aporta el campo eléctrico del sol", afirma Halekas. "Parece que es una pequeña parte del total. No es lo principal que da el impulso al viento solar". Eso apunta entonces a otros mecanismos que podrían estar dando al viento solar la mayor parte de su patada".

El artículo, "El déficit de electrones hacia el sol: Un signo revelador del potencial eléctrico del sol", se publicó en línea el 14 de julio en The Astrophysical Journal.

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