Un nuevo estudio que utiliza el Telescopio Solar Goode en el Observatorio Solar Big Bear ha revelado la energía de las olas intensas de las manchas solares que pueden soportar temperaturas de hasta un millón de grados en la corona del sol. Si bien este descubrimiento avanza en nuestra comprensión del problema del calentamiento coronal del Sol, el misterio aún no está completamente resuelto.
con datos de[{» attribute=»»>Big Bear Solar Observatory’s Goode Solar Telescope, researchers discover intense wave energy in the coldest region on the Sun, the sunspot umbra, which is driving puzzling temperatures in the star’s upper atmosphere.
Nearly five thousand kilometers above the Sun’s surface lies a century-old question for solar physicists — how are temperatures in the star’s upper atmosphere, or corona, hundreds of times hotter than temperatures at the Sun’s visible surface?
An international team of scientists has a new answer to the question — commonly referred to as the Sun’s coronal heating problem — with new observational data obtained with the 1.6-meter Goode Solar Telescope (GST) at Big Bear Solar Observatory (BBSO), operated by NJIT’s Center for Solar Terrestrial Research (CSTR).
In a study published recently in the journal Nature Astronomy, researchers have unveiled the discovery of intense wave energy from a relatively cool, dark and strongly magnetized plasma region on the Sun, capable of traversing the solar atmosphere and maintaining temperatures of a million degrees Kelvin inside the corona.
Extreme ultra-violet emission by solar coronal plasma at millions of degrees. Credit: Atmospheric Imaging Assembly (AIA) on board NASA’s Solar Dynamics Observatory (SDO) spacecraft
Researchers say the finding is the latest key to unraveling a host of related mysteries pertaining to Earth’s nearest star.
“The coronal heating problem is one of the biggest mysteries in solar physics research. It has existed for nearly a century,” said Wenda Cao, BBSO director and NJIT physics professor who is co-author of the study. “With this study, we have fresh answers to this problem, which may be key to untangling many confusing questions in energy transportation and dissipation in the solar atmosphere, as well as the nature of space weather.”
Using GST’s unique imaging capabilities, the team led by Yuan Ding was able to initially capture transverse oscillations in the darkest and coldest region on the Sun, called the sunspot umbra.
Such dark sunspot regions can form as the star’s strong magnetic field suppresses thermal conduction and hinders the energy supply from the hotter interior to the visible surface (or photosphere), where temperatures reach roughly 5,000 degrees Celsius.
Video que presenta observaciones de alta resolución del movimiento tangencial en las manchas solares. Crédito: NJIT-BBSO, Yuan et al., Nature Astronomy, 2023
Para investigar, el equipo midió la actividad relacionada con varias características oscuras detectadas en una mancha solar activa registrada el 14 de julio de 2015 por GST de BBSO, incluidos los movimientos oscilantes tangenciales de las fibras de plasma dentro de la sombra de la mancha solar donde el campo magnético es más de 6.000 veces más fuerte. que los de la Tierra.
«Las fibras aparecen como estructuras cónicas con una altura típica de 500-1000 km y un ancho de unos 100 km», explicó Vasyl Yurchyshyn, profesor de investigación de heliofísica del NJIT-CSTR y científico sénior de BBSO. «Tienen de dos a tres minutos y tienden a reaparecer en el mismo lugar dentro de las partes más oscuras de la sombra, donde los campos magnéticos son más fuertes».
«Estas fibras dinámicas oscuras se han observado en la región de la sombra solar durante mucho tiempo, pero por primera vez, nuestro equipo pudo detectar oscilaciones laterales que son manifestaciones de ondas rápidas», dijo Cao. «Estas ondas transversales continuas y ubicuas en fibras fuertemente magnetizadas llevan energía hacia arriba a través de canales magnéticos verticales largos y contribuyen al calentamiento de la atmósfera superior del Sol».
Anatomía de nuestro sol. Crédito: ESA
A través de simulaciones numéricas de estas ondas, el equipo estima que la energía transferida podría ser miles de veces más fuerte que la pérdida de energía en el plasma de la región activa en la atmósfera superior del Sol, disipando energía hasta cuatro órdenes de magnitud más fuerte que la tasa de calentamiento. necesario para sostenerlo. Las temperaturas abrasadoras del plasma aumentan en la corona.
«Se han observado varias ondas en todas partes del sol, pero su energía suele ser demasiado baja para calentar la corona», dijo Jurcheshin. «Las ondas rápidas detectadas en las manchas solares son una fuente de energía permanente y eficiente que puede ser responsable del calentamiento de la corona sobre las manchas solares».
Por ahora, dicen los investigadores, los nuevos hallazgos no solo revolucionan nuestra visión de las manchas solares, sino que brindan otro paso importante en el avance de la comprensión de los físicos sobre los procesos de transferencia de energía y calentamiento de la corona solar.
Sin embargo, aún quedan preguntas sobre el problema del calentamiento coronal.
«Si bien estos hallazgos son un paso adelante para resolver el misterio, el flujo de energía que sale de las manchas solares solo puede ser responsable de calentar los bucles que están enraizados en las manchas solares», dijo Kao. Mientras tanto, hay otras regiones libres de manchas solares asociadas con anillos coronales calientes que aún esperan ser explicadas. Esperamos que GST/BBSO continúe brindando evidencia observacional de la más alta resolución para descubrir más misterios de nuestra estrella».
Referencia: «Oscilaciones transversales y fuente de energía en una mancha solar fuertemente magnetizada» por Ding Yuan, Libo Fu, Wenda Cao, Bajij Koma, Michel Gerets y Juan C. Miao, Song Feng, Xishang Feng, Carlos Quintero Noda, Basilio Ruiz Cobo y Jiangtao Su, 25 de mayo de 2023, astronomía natural.
DOI: 10.1038/s41550-023-01973-3
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