Por primera vez, los científicos han observado ondas de plasma de una erupción solar enfocada por un agujero coronal, similar al enfoque de las ondas sonoras responsables del efecto Rotonda en la arquitectura o al enfoque de la luz mediante un telescopio o microscopio.
El hallazgo, que aparece en Nature Communications, podría usarse para diagnosticar las propiedades del plasma, incluidos los «tsunamis solares» generados por erupciones solares, y en la investigación del enfoque de ondas de plasma desde otros sistemas astronómicos.
La corona solar es la parte más exterior de la atmósfera del sol, una región que consta de bucles de plasma magnético y erupciones solares. Compuesto principalmente de iones y electrones cargados, se extiende millones de kilómetros en el espacio y tiene una temperatura de más de un millón de Kelvin, y es especialmente prominente durante un eclipse solar total, cuando se le llama «anillo de fuego».
Las ondas magnetohidrodinámicas en la corona son oscilaciones en fluidos cargados eléctricamente influenciados por los campos magnéticos del sol. Desempeñan un papel fundamental en la corona, calentando el plasma coronal, acelerando el viento solar y generando potentes llamaradas solares que abandonan la corona y viajan al espacio.
Anteriormente se los había observado experimentando fenómenos ondulatorios típicos como refracción, transmisión y reflexión en la corona, pero hasta ahora no se los había observado enfocados.
Utilizando observaciones de alta resolución del Observatorio de Dinámica Solar, un satélite de la NASA que observa el sol desde 2010, un grupo de investigación compuesto por científicos de varias instituciones chinas y una de Bélgica analizó datos de una erupción solar de 2011.
La llamarada provocó perturbaciones de gran intensidad, casi periódicas, que se movían a lo largo de la superficie solar. Una forma de ondas magnetohidrodinámicas, los datos revelaron una serie de frentes de onda en forma de arco con el centro de la llamarada en su centro.
Este tren de ondas se propagó hacia el centro del disco solar y se movió a través de un agujero coronal (una región de plasma relativamente frío) en una latitud baja en relación con el ecuador del Sol, a una velocidad de unos 350 kilómetros por segundo.
Un agujero coronal es una región temporal de plasma frío y menos denso en la corona solar; aquí el campo magnético del sol se extiende hacia el espacio más allá de la corona. A menudo, el campo magnético extendido regresa a la corona a una región de polaridad magnética opuesta, pero a veces el campo magnético permite que un viento solar escape al espacio mucho más rápidamente que la velocidad de la superficie de la onda.
En esta observación, a medida que los frentes de onda se movían a través del borde lejano del agujero coronal, los frentes de onda originales en forma de arco cambiaron a una forma antiarco, con la curvatura invertida 180 grados, de curvada hacia afuera a en forma de silla de montar hacia afuera. Luego convergieron a un punto enfocado en el lado opuesto del agujero coronal, asemejándose a una onda de luz que pasa a través de una lente convergente, con la forma del agujero coronal actuando como una lente magnetohidrodinámica.
Las simulaciones numéricas utilizando las propiedades de las ondas, la corona y el agujero coronal confirmaron que la convergencia era el resultado esperado.
El grupo sólo pudo determinar la variación de la amplitud de la intensidad de las ondas después de que el tren de ondas (la serie de frentes de ondas en movimiento) pasó a través del agujero coronal.
Como se esperaba, la intensidad (amplitud) de las ondas magnetohidrodinámicas aumentó desde el agujero hasta el punto focal entre dos y seis veces, y la densidad del flujo de energía aumentó en un factor de casi siete desde la región de preenfoque hasta la región cercana al foco. punto, mostrando que el agujero coronal también enfocaba energía, al igual que una lente telescópica convexa.
El punto focal estaba a unos 300.000 km del borde del agujero coronal, pero el enfoque no es perfecto porque la forma del agujero coronal no es exacta. Por lo tanto, se puede esperar que este tipo de lentes magnetohidrodinámicos ocurra con formaciones planetarias, estelares y galácticas, de manera muy similar a las lentes gravitacionales de la luz (de muchas longitudes de onda) que se han observado alrededor de algunas estrellas.
Aunque ya se habían observado anteriormente fenómenos de ondas magnetohidrodinámicas solares como la refracción, la transmisión y la reflexión en la corona, este es el primer efecto de lente de este tipo de ondas que se observa directamente. Se cree que el efecto de lente se debe a cambios bruscos (gradientes) de la temperatura de la corona, la densidad del plasma y la intensidad del campo magnético solar en el límite del agujero coronal, así como a la forma particular del agujero.
Teniendo esto en cuenta, las simulaciones numéricas explicaron el efecto de lente a través de los métodos de la acústica geométrica clásica, utilizados para explicar el comportamiento de las ondas sonoras, similar a la óptica geométrica de las ondas de luz.
«El agujero coronal actúa como una estructura natural para enfocar la energía de la onda magnetohidrodinámica, similar al libro científico sobre fricción [y película] ‘El problema de los tres cuerpos’, en el que el sol se utiliza como amplificador de señal», dijo el co- autor Ding Yuan del Laboratorio Clave de Predicción Numérica de Tormentas Espaciales de Shenzhen en el Instituto de Tecnología de Harbin en Guangdong, China.
Con información de Nature
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