por Tony Phillips
11 Marzo 2013

del Sitio Web EspacioProfundo

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Gracias a los datos de una ya envejecida nave de la NASA, un equipo de investigadores ha hallado indicios de una fuente de energía escondida en el viento solar que ha llamado la atención de aquellos que investigan la fusión del átomo.

 

Ahora, la NASA, podría poner a prueba la teoría a finales de esta década, cuando lance al espacio una nueva sonda cuya misión será estudiar nuestro sol en profundidad.

Este descubrimiento fue realizado por un grupo de astrónomos que tratan de resolver un misterio de décadas de antigüedad:

¿Qué calienta y acelera el viento solar?

Estos vientos solares son en realidad un rápido flujo caliente de gas magnetizado que se escapa de la atmosfera superior del sol. Básicamente está compuesto por hidrógeno e iones de helio, junto algunas trazas de elementos más pesados.

Los investigadores lo compararon con el vapor de una olla de agua hirviendo sobre el fuego, pero, tal y como señala Adam Szabo del Goddard Space Flight Center de la NASA, el viento solar se comporta de forma totalmente diferente al vapor de tu cocina.

 

Cuando el vapor se eleva, este se enfría y reduce su velocidad, sin embargo cuando el viento solar abandona la superficie de nuestra estrella, se acelera, triplicando su velocidad a medida que atraviesa la corona. También parece que ‘algo’ aumenta su temperatura incluso cuando atraviesa el frío espacio.

Encontrar ese ‘algo’ ha sido un objetivo de los investigadores durante décadas. En los años 70 y 80, las observaciones de la nave Helios prepararon el escenario para que se planteasen las primeras teorías.

Estas suelen incluir alguna mezcla de inestabilidades en el plasma, ondas magnetohidrodinámicas y un turbulento aumento de temperaturas.

 

Reducir las posibilidades era todo un reto, pero resulta que la respuesta se encontraba escondida en un conjunto de datos que proceden de una de las más antiguas naves espaciales de la NASA aún activa, una sonda solar llamada Wind (Viento).

Para Justin Kasper, del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, parece haber sido ‘pan comido’ desentrañar este enigma, gracias a esta sonda fue lanzada en 1999 y que lleva funcionando desde entonces.

 

Esta nave ha capturado récords de temperatura, campos magnéticos, lecturas de energía… por lo que Kasper señala que creen haber encontrado la fuente de energía que calienta el viento solar, un ciclotrón de ondas de iones.

Un ciclotrón de ondas iónicas está compuesto por protones que circulan en ondas rítmicas alrededor del campo magnético solar.

 

De acuerdo a la teoría desarrollada por Phil Isenberg (University of New Hampshire), y ajustada por Vitaly Galinsky y Valentin Shevchenko (UC San Diego), los ciclotrones de ondas iónicas surgen desde el Sol, y al transportarse sobre el viento solar calientan los gases hasta alcanzar millones de grados, acelerando su velocidad a miles de kilómetros por hora.

 

Los hallazgos de Kasper confirman que los ciclotrones de ondas iónicas están activos, al menos en las cercanías de la Tierra, desde donde trabaja la sonda Wind.

Aunque Kasper señalo que esto hace algo más que calentar el viento solar,

"también están presentes en algunas de las propiedades más extrañas del viento."

El viento solar no se parece en nada a los vientos atmosféricos que azotan la superficie de la tierra, es algo mucho más extraño.

 

A diferencia con nuestros vendavales, donde los diferentes compuestos de la atmosfera se mueven a la misma velocidad y tienen la misma temperatura, los diferentes elementos que se encuentran en el viento solar poseen diferentes temperaturas.

 

Pero lo más extraño es que la temperatura de estos elementos varia a medida que cambian de orientación.

"Nos han preguntado por qué los elementos más pesados ​​en el viento solar se mueven más rápido y tienen temperaturas más altas que los elementos más ligeros"

 

"Esto es completamente contrario a lo que dicta la intuición."

Según esta teoría, los iones pesados sintonizan mejor con los ciclotrones de ondas iónicas. En comparación con sus homólogos más ligeros, obtienen más energía y calor a medida que navegan por el espacio.

El comportamiento de los iones pesados ​​en el viento solar es lo que intriga a los investigadores.

"Cuando nos fijamos en nuestros reactores de fusión, uno de los grandes retos es la contaminación por iones pesados ​​que chisporrotean en las paredes metálicas de la cámara de fusión, estos entran en el plasma, donde tiene lugar la fusión. Los iones pesados irradian calor. ​​Esto puede enfriar tanto el plasma que apaga la reacción de fusión".

El ciclotrón de ondas iónicas, del tipo identificado por Kasper en el viento solar podría brindar un camino para revertir ese proceso.

 

Teóricamente, podrían ser utilizados para calentar o remover los iones pesados, restableciendo el balance térmico para fusionar el plasma.

"He sido invitado a conferencias de fusión varios a hablar de nuestro trabajo con el viento solar", señalo Kasper.

El siguiente paso, de acuerdo Kasper y Szabo, es averiguar si los ciclotrones de ondas iónicas se comportan de la misma forma en el interior la atmósfera del Sol, donde el viento solar comienza su viaje.

 

Para averiguarlo, la NASA está planeando enviar una nave espacial que bucee en la misma atmosfera del sol.

 


 

 

El Solar Probe Plus, programado para su lanzamiento en 2018, se sumergirá de tal manera en la atmósfera solar que el Sol parecerá 23 veces más ancho de lo que podemos apreciarlo en los cielos terrestres.

 

En su mayor acercamiento, la sonda solar Plus deberá resistir temperaturas superiores a los 1.400ºC y sobrevivir a ráfagas de radiación a niveles no experimentados previamente por nave espacial alguna.

El objetivo de la misión de la Solar Plus es tomar muestras del plasma y los campos magnéticos solares, la fuente del viento solar.

"Con la sonda Solar Plus podremos realizar pruebas específicas de la teoría de los ciclotrones de ondas iónicas utilizando sensores más actualizados que los disponibles con Wind", expresó Kasper.

 

"Esto nos dará una comprensión más profunda de la fuente de energía del viento solar", añadió.

La investigación detallada en Science at NASA fue publicada en Physical Review Letters el 28 de Febrero 2013: "Sensitive Test for Ion-Cyclotron Resonant Heating in the Solar Wind", por Justin Kasper et al.