Un estallido de radio solar con un patrón de señal, similar al de un latido del corazón, ha sido identificado en la atmósfera del Sol, según un nuevo estudio.
En los hallazgos publicados en la revista Nature Communications, un equipo internacional de investigadores informó haber descubierto la ubicación de la fuente de una señal de radio proveniente de una erupción solar de clase C a más de 5,000 kilómetros sobre la superficie del Sol.
Los investigadores dicen que los hallazgos del estudio podrían ayudar a los científicos a comprender mejor los procesos físicos detrás de la liberación de energía de las erupciones solares, las explosiones más poderosas del sistema solar.
“El descubrimiento es inesperado”, dijo Sijie Yu, autor correspondiente del estudio y astrónomo afiliado al Centro de Investigación Solar-Terrestre del NJIT. “Este patrón de latidos es importante para comprender cómo se libera y disipa la energía en la atmósfera del Sol durante estas explosiones increíblemente poderosas en el Sol. Sin embargo, el origen de estos patrones repetitivos, también llamados pulsaciones cuasi periódicas, ha sido durante mucho tiempo un misterio y una fuente de debate entre los físicos solares”.
Las ráfagas de radio solares son ráfagas intensas de ondas de radio del Sol, que a menudo se asocian con erupciones solares y se sabe que presentan señales con patrones repetitivos.
El equipo pudo descubrir la fuente de estas señales de patrón después de estudiar las observaciones de microondas de un evento de llamarada solar el 13 de julio de 2017, capturado por el radiotelescopio del NJIT llamado Conjunto solar expandido de Owens Valley (EOVSA), que se encuentra en Owens Valley Radio. Observatorio (OVRO), cerca de Big Pine, California.
EOVSA observa rutinariamente el Sol en una amplia gama de frecuencias de microondas entre 1 y 18 gigahercios (GHz) y es sensible a la radiación de radio emitida por electrones de alta energía en la atmósfera del Sol, que se activan en las erupciones solares.
A partir de las observaciones de la llamarada de EOVSA, el equipo reveló ráfagas de radio con un patrón de señal que se repite cada 10-20 segundos, “como un latido del corazón”, según el autor principal del estudio, Yuankun Kou, Ph.D. estudiante en la Universidad de Nanjing (NJU).
El equipo identificó una fuerte señal de pulsación cuasi periódica (QPP, por sus siglas en inglés) en la base de la hoja de corriente eléctrica que se extiende más de 25 000 kilómetros a través de la región de llamaradas del núcleo de la erupción, donde las líneas opuestas del campo magnético se acercan, se rompen y se reconectan, generando una energía intensa que alimenta el llamarada.
Pero, sorprendentemente, Kou dice que descubrieron un segundo latido en la bengala.
“Los patrones repetitivos no son raros en las ráfagas de radio solar”, dijo Kou. “Pero curiosamente, hay una fuente secundaria que no esperábamos ubicada a lo largo de la hoja de corriente estirada que pulsa de manera similar a la fuente QPP principal”.
“Es probable que las señales se originen a partir de reconexiones magnéticas cuasi-repetitivas en la hoja de corriente de la llamarada”, agregó Yu. “Esta es la primera vez que se detecta una señal de radio cuasi periódica ubicada en la región de reconexión. Esta detección puede ayudarnos a determinar cuál de las dos fuentes causó la otra”.
Usando las capacidades únicas de imágenes de microondas de EOVSA, el equipo pudo medir el espectro de energía de los electrones en las dos fuentes de radio en este evento.
“Las imágenes espectrales de EOVSA nos brindaron nuevos diagnósticos resueltos espacial y temporalmente de los electrones no térmicos de la llamarada… Encontramos que la distribución de electrones de alta energía en la fuente principal de QPP varía en fase con la de la fuente secundaria de QPP en la hoja de corriente electrónica”. dijo Bin Chen, profesor asociado de física en NJIT y coautor del artículo. “Esta es una fuerte indicación de que las dos fuentes de QPP están estrechamente relacionadas”.
Continuando con su investigación, los miembros del equipo combinaron el modelado numérico 2.5D de la erupción solar, dirigido por el otro autor correspondiente del artículo y profesor de astronomía Xin Cheng en NJU, con observaciones de emisión de rayos X suaves de las erupciones solares observadas por NOAA. Satélite GOES, que mide los flujos de rayos X suaves de la atmósfera del Sol en dos bandas de energía diferentes.
“Queríamos saber cómo ocurre la periodicidad en la hoja actual”, dijo Cheng. “¿Cuál es el proceso físico que impulsa la periodicidad y cómo se relaciona con la formación de los QPP?”
El análisis del equipo mostró que hay islas magnéticas, o estructuras similares a burbujas que se forman en la capa actual, moviéndose casi periódicamente hacia la región en llamas.
“La aparición de islas magnéticas dentro de la hoja de corriente estirada durante mucho tiempo juega un papel clave en el ajuste de la tasa de liberación de energía durante esta erupción”, explicó Cheng. “Este proceso de liberación de energía casi periódico conduce a una producción repetitiva de electrones de alta energía, que se manifiestan como QPP en las longitudes de onda de microondas y rayos X suaves”.
En última instancia, Yu dice que los hallazgos del estudio arrojan nueva luz sobre un fenómeno importante que subyace en el proceso de reconexión que impulsa estos eventos explosivos.
“Finalmente hemos identificado el origen de los QPP en las erupciones solares como resultado de la reconexión periódica en la hoja actual de las erupciones… Este estudio impulsa un nuevo examen de las interpretaciones de los eventos QPP informados anteriormente y sus implicaciones en las erupciones solares”.
Otros coautores del artículo incluyen a los investigadores de la NJU Yulei Wang y Mingde Ding, así como a Eduard P. Kontar de la Universidad de Glasgow. Esta investigación fue apoyada por subvenciones de la Fundación Nacional de Ciencias.
Con información de Nature
