Solar Orbiter detecta un misterioso quiebre en el viento solar y localiza su origen

La sonda Solar Orbiter atravesó directamente una gran curvatura en forma de S del campo magnético en el viento solar y permitió rastrear de dónde procedía el plasma en su interior. Por la composición de las partículas, los investigadores limitaron la región de origen al borde de un agujero coronal o a la presencia de lazos magnéticos calientes en su interior, y las mediciones señalaron un mecanismo que pudo expulsar el plasma al espacio. Los nuevos datos ayudan a reconciliar dos explicaciones de los enigmáticos giros magnéticos que antes competían entre sí.

El Sol expulsa de forma continua un flujo de partículas cargadas, que llamamos viento solar. Junto con el plasma se arrastra al espacio el campo magnético. A veces sus líneas de campo se doblan bruscamente y durante un breve periodo cambian de dirección. Las naves espaciales han registrado esos giros muchas veces, especialmente cerca del Sol, pero los físicos aún debaten cómo se generan exactamente.

Solar Orbiter cruzó uno de los giros más destacados el 2 de marzo de 2022 a una distancia de aproximadamente 0,55 unidades astronómicas del Sol, es decir, cerca de 82 millones de km. La estructura grande se mantuvo durante alrededor de una hora y media. Los instrumentos de la sonda midieron no solo el campo magnético y la velocidad del plasma, sino también los estados de carga del oxígeno y del carbono, la abundancia de helio y otras propiedades de las partículas.

Fue la composición del plasma la que proporcionó la pista principal. Dentro del gran giro aumentó la fracción de átomos de oxígeno y de carbono más ionizados, mientras que el helio respecto a los protones disminuyó. Los iones conservan una huella química característica del entorno donde el plasma estuvo cerca del Sol: con densidad lo bastante baja sus estados de carga dejan de cambiar incluso tras alejarse de la estrella. La combinación medida apunta a la presencia de lazos magnéticos cerrados y calientes en la corona solar.

Luego, los investigadores compararon las mediciones de Solar Orbiter con observaciones del Sol y calcularon posibles trazas de las líneas de campo magnético. El modelo señaló dos fuentes probables: el borde de una gran agujero coronal o lazos magnéticos en su interior. Los autores advierten expresamente que los cálculos no permiten identificar un único punto de origen de la estructura, por lo que la conclusión se apoya sobre todo en la composición de las partículas medida por la propia sonda.

El plasma pudo salir de un lazo cerrado gracias a la reconexión magnética. Cuando un lazo magnético cerrado se encuentra con líneas de campo abiertas, el campo se reconfigura y la materia solar previamente atrapada obtiene un camino hacia el espacio. Los autores consideran que la reconexión de intercambio es el mecanismo más probable que liberó el plasma estudiado desde la corona.

Pero tras salir al espacio, el pliegue magnético, según las mediciones, pasó a comportarse según otras reglas. La velocidad de los protones dentro de la estructura cambió en alrededor de 50 km/s, casi la velocidad local de Alfvén, y las oscilaciones de la velocidad y del campo magnético correspondían a una onda de Alfvén. Los autores proponen que la reconexión expulsa el plasma cerca del Sol, y que luego las ondas y la turbulencia determinan cómo se mueve y evoluciona el giro magnético. Las observaciones de la sonda conectan así procesos que antes se consideraban como dos explicaciones separadas.

Solar Orbiter ya ayudó a estudiar los giros magnéticos desde fuera. En 2022 la sonda obtuvo la imagen de una estructura en forma de S en la corona solar y confirmó la forma que predecían los modelos. Esta vez la sonda atravesó el propio giro y leyó la historia del plasma por las partículas en su interior, de modo que los investigadores pudieron rastrear el trayecto mucho más cerca de la fuente.

Estas mediciones son necesarias para una cuestión más amplia de la física: por qué la corona solar está calentada a millones de grados y de qué manera el viento solar obtiene la energía para acelerarse. Esos mismos flujos de plasma y de campo magnético forman el clima espacial alrededor de la Tierra, por lo que una imagen más precisa de los procesos cerca del Sol ayudará a comprender mejor los eventos capaces de afectar a satélites, comunicaciones y navegación.