Las ondas de choque ocurren en el aire cuando un avión viaja más rápido que la velocidad del sonido y también ocurren en el plasma (un cuarto estado de la materia que constituye el 99% del universo visible) en el espacio. Se cree que las ondas de choque aceleran las partículas en las supernovas (las explosiones de estrellas) y en los chorros liberados en el espacio por los agujeros negros.
Para el nuevo estudio, publicado en Nature Physics, el equipo de investigación internacional analizó las ondas magnéticas que ocurren antes del choque de la Tierra (choque de arco) conocidas como ondas de choque previo. Estos son creados por partículas que rebotan en el choque y viajan de regreso hacia el Sol.
Usaron un modelo de computadora, Vlasiator, para simular los procesos físicos en juego en la transmisión de estas ondas, encontrando ondas en el otro lado del choque con propiedades casi idénticas a las del antechoque. Luego confirmaron la presencia de estas ondas utilizando datos de observación de la misión Magnetospheric Multiscale (MMS) de la NASA.
El coautor, el Dr. Daniel Verscharen (Laboratorio de Ciencias Espaciales UCL Mullard), que tiene una experiencia líder en el mundo en el análisis de ondas de plasma y cuyo código se usó para interpretar los datos de MMS, dijo: “Las ondas de choque en el plasma son mucho más difíciles de entender que cuando ocurren en el aire. Hay mucho espacio entre las partículas y las colisiones entre ellas son raras”.
“Sin embargo, es un proceso universal que ocurre en todo el universo. No podemos enviar una nave espacial a una supernova, por lo que tenemos la suerte de poder estudiar las ondas de choque de plasma en nuestro propio vecindario cósmico”.
Desde la década de 1970, los científicos espaciales han teorizado que las ondas magnéticas pueden atravesar el choque y entrar en nuestra magnetosfera. La evidencia de esto proviene de los magnetómetros que detectan oscilaciones en el campo magnético de la Tierra en el mismo período que las ondas que se forman delante de la magnetosfera de la Tierra.
Sin embargo, varios obstáculos importantes se interponen en su camino: primero, las ondas deben cruzar el choque, que ralentiza el viento solar antes de que golpee el campo magnético de la Tierra a velocidades supersónicas, luego atravesar una región turbulenta del espacio (magnetovaina), antes de finalmente entrar magnetosfera terrestre.
La autora principal, la Dra. Lucile Turc, de la Universidad de Helsinki, dijo: “Al principio, pensamos que la teoría inicial propuesta en la década de 1970 era correcta: las ondas podían cruzar el choque sin cambios. Pero había una inconsistencia en las propiedades de las ondas que esta teoría no pudo reconciliarse, por lo que investigamos más a fondo.
“Eventualmente, quedó claro que las cosas eran mucho más complicadas de lo que parecían. Las ondas que vimos detrás del sismo no eran las mismas que las del sismo previo, sino nuevas ondas creadas en el sismo por el impacto periódico de las ondas preliminares”.
El modelo numérico también señaló que estas ondas solo podían detectarse en una región estrecha detrás del choque, y que la turbulencia en esta región podría ocultarlas fácilmente. Esto probablemente explica por qué no se habían observado antes.
Si bien las ondas que se originan en el presismo solo juegan un papel limitado en el clima espacial de la Tierra, son de gran importancia para comprender la física fundamental de nuestro universo.
Con información de Nature Astronomy
